Микрофлора желудочно-кишечного тракта
Микрофлора желудочно-кишечного тракта – совокупность микроорганизмов, находящихся в просвете ЖКТ. Самым заселенным микрофлорой органом является толстый кишечник. В каждом отделе желудочно-кишечного тракта микрофлора имеет различный количественный и качественный состав. Основная масса полезной флоры расположена в нижних отделах кишечника. Микрофлора может быть как полезной, так и болезнетворной , что является значимым для здоровья организма человека, т.к. необходим баланс, ведь полезная микрофлора отвечает в первую очередь за хороший иммунитет человека.
Полезная флора – это бифидо- и лактобактерии, которые отвечают за нормальную работу кишечника. Также эти полезные бактерии защищают организм человека от проникновения патогенных чужеродных микробов и токсинов, а соответственно способствуют усвоению витаминов, процессам пищеварения, а также укрепляют иммунитет.
Если желудочно-кишечный тракт работает нормально, то кишечная микрофлора имеет равновесие патогенных и полезных микробов и бактерий. В желудке человека бактерий не много, так как он имеет кислую среду, их количество составляет 103 вида, самое большое количество бактерий расположено в толстом кишечнике, их количество составляет около 1013 видов. Если баланс полезных и патогенных бактерий нарушен, это приводит к дисбактериозу и другим заболеваниям.
Роль микрофлоры в организме человека
Микрофлора пищеварительного тракта играет важную роль в организме не только человека, но и животных. К примеру, у животных так же имеется микрофлора, нарушение баланса которой приводит к заболеваниям желудочно-кишечного тракта.
Микробы – это наиболее многочисленные представители нашей планеты, они заполняют абсолютно все пространство им доступное. В процессе эволюции микроорганизмы приспособились существовать в определенных условиях, так называемых эконишах, и человек является одной из них. Микроорганизмы научились сосуществовать вместе с человеком, при этом не просто существовать, но и приносить выгоду — как себе, так и своему хозяину. Эволюция повлияла на то, что определенные виды микроорганизмов способны не только жить в кишечнике человека, но и ухаживать за его иммунной системой, а также быть основным и незаменимым звеном в работе пищеварительной системы.
Факторы, которые способствуют избыточному росту флоры кишечника:
- наличие свищей в кишечнике;
- хирургические операции;
- атрофический гастрит;
- применение лекарственных препаратов, особенно антибиотиков, которые убивают как патогенную, так и полезную микрофлору;
- нарушение моторики кишечника;
- непроходимость кишечника и многое другое.
Микрофлора ЖКТ делится на просветную и пристеночную флору, их состав различен. Состав пристеночной флоры более стабилен, и представлен в основном лактобактериями и бифидобактериями, которые защищают кишечник от патогенных бактерий. Состав просветной флоры, помимо лакто- и бифидобактерий включает ряд других обитателей кишечника.
Нормальная флора человека является единым и согласованно работающим механизмом, это чуткий индикатор состояния человеческого организма при воздействии на него разнообразных факторов.
Функции микрофлоры
- Защитная. Нормальная флора подавляет патогенную и постороннюю, попадающую в наш организм с водой и пищей. Это обеспечивается такими механизмами:
- Нормальная флора активизирует синтез антител в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта, которые обладают связывающей способностью в отношении посторонних антигенов;
- Микрофлора вырабатывает вещества, способные подавлять условнопатогенную и патогенную флору;
- Флора образует молочную кислоту, лизоцим, перекись водорода и другие вещества, обладающие антибиотической активностью;
- Ферментативная. Нормальная флора переваривает углеводы и белки, а также вырабатывает хемицеллюлазу, которая отвечает за переваривание клетчатки. В свою очередь перевариваемая клетчатка при взаимодействии с нормальной флорой образует глюкозу и органические кислоты, стимулирующие моторику кишечника и формирующие стул;
- Синтез витаминов. В основном осуществляется в слепой кишке, так как именно там они и всасываются. Микрофлора обеспечивает синтезирование витамина группы В, никотиновой кислоты и других витаминов. К примеру, бифидобактерии обеспечивают синтез витамина К, пантотеновой и фолиевой кислоты;
- Синтез белков и аминокислот. Особенно в случаях их дефицита;
- Обмен микроэлементов. Микрофлора способствует усилению всасывательных процессов через кишечник железа, ионов кальция, витамина Д;
- Обезвреживание или детоксикация ксенобиотиков (токсических веществ). Эта функция является важным процессом микрофлоры кишечника, которая происходит в результате ее биохимической активности;
- Иммунная. Нормальная флора стимулирует образование антител, у детей способствует становлению и созреванию иммунной системы. Бифидобактерии регулируют клеточный и гормональный иммунитет, препятствуют разрушению иммуноглобулина, вырабатывают лизоцим и стимулируют интерферонообразование. Лактобактерии увеличивают фагоцитарную активность макрофагов, нейтрофилов, образование интерферонов, синтез иммуноглобулинов и интерлейкина-1.
Многофункциональность нормальной микрофлоры является важным компонентом сохранения ее состава. На качественный и количественный состав микрофлоры влияет большое количество различных факторов: это и экологические условия (санитарно-гигиенические, профессиональные, химические, радиационные и другие), климато-географические условия, качество и характер питания, различные иммунные нарушения, гиподинамия, стрессы и так далее; также состав флоры нарушается и при различных заболеваниях ЖКТ.
Похожие статьи:
Микрофлора желудочно–кишечного тракта — Студопедия
В желудочно–кишечном тракте человека встречается облигатная (главная микрофлора), факультативная (условно-патогенная и сапрофитная микрофлора) и транзиторная микрофлора (случайно попавшие в ЖКТ микроорганизмы).
В пищеводе и желудке обычно определяется транзиторная микрофлора, попадающая в них с пищей или из ротовой полости. Несмотря на попадание в желудок большого количества микробов, у здоровых людей в норме в желудке определяется небольшое количество микроорганизмов (менее 10
В толще слизистой оболочки желудка обнаруживаются анаэробы вейлонеллы, бактероиды, пептококки.
При исследовании здоровых детей в возрасте 8–15 лет в слизистой антральной части желудка были выявлены стафилококки, стрептококки, энтерококки, коринебактерии, пептококки, лактобактерии и пропионибактерии. Микробиологическое исследование содержимого желудка проводят сравнительно редко.
Количество и состав микробов в тонком кишечнике меняется в зависимости от отдела кишечника. Общее количество микробов в тонком кишечнике составляет не более 104–105 КОЕ/мл содержимого. Низкая концентрация микробов обусловлена действием желчи, наличием ферментов поджелудочной железы, кишечной перистальтики, обеспечивающей быстрое удаление микробов в дистальный отдел кишечника; выработкой иммуноглобулинов клетками слизистой оболочки, состоянием кишечного эпителия и слизи, выделяемой бокаловидными клетками кишечника, содержащими ингибиторы роста микробов. Микрофлора тонкого кишечника представлена преимущественно грамположительными факультативно–анаэробными и анаэробными бактериями (энтерококками, лактобактериями, бифидобактериями), дрожжеподобными грибами, реже встречаются бактероиды и вейлонеллы, крайне редко энтеробактерии. После приема пищи количество микробов в тонком кишечнике может значительно увеличится, но затем в короткие сроки оно быстро возвращается к исходному уровню. В нижних отделах тонкого кишечника (в подвздошной кишке) количество микробов увеличивается и может достигать 10
В толстом кишечнике грамположительная флора меняется на грамотрицательную. Количество облигатных анаэробов начинает превышать число факультативных анаэробов. Появляются представители микробов, характерные для толстого кишечника.
Росту и развитию микробов в толстом кишечнике способствуют отсутствие пищеварительных ферментов, наличие большого количества питательных веществ, длительное нахождение пищи, особенности строения слизистой оболочки и, в частности, слизистые наложения толстого кишечника. Они обуславливают органный тропизм некоторых видов анаэробных бактерий, образующих в результате своей жизнедеятельности продукты, используемые факультативно-анаэробной флорой, которые в свою очередь создают условия для жизни облигатных анаэробов.
В толстом кишечнике человека присутствуют более 400 видов различных микробов, причем число анаэробов в 100–1000 раз превышает число факультативных анаэробов. Облигатные анаэробы составляют 90-95% всего состава. Они представлены бифидобактериями, лактобактериями, бактероидами, вейлонеллами, пептострептококками, клостридиями и фузобактериями (рис.1)
На долю других микроорганизмов приходится 0,1–0,01% это остаточная микрофлора: энтеробактерии (протеи, клебсиеллы, серрации), энтерококки, стафилококки, стрептококки, бациллы, дрожжевые грибы (рис.3). В кишечнике могут жить условно-патогенные амебы, трихомонады, некоторые виды кишечных вирусов.
А 
| Б 
|
Рисунок 1. Лактобактерии (А) и бифидобактерии (Б).
В толстом кишечнике человека выделяют М-мукозную микрофлору – микробы, обитающие в толще слизистой оболочки. Количество микробов в толще слизистой составляет 108 КОЕ на грамм ткани кишечника. Некоторые авторы называют мукозную микрофлору – «бактериальный дерн».
Микробы, живущие в просвете кишечника человека называют П–микрофлора (просветная или полостная). Количество микробов в фекалиях человека достигает 1012 КОЕ/г. содержимого и составляет 1/3 часть фекальных масс человека.На долю факультативных анаэробов приходится 5-10% микрофлоры толстого кишечника. В состав ее входят: кишечная палочка и энтерококки (рис.2)
Рисунок 2. Кишечная палочка
| 
Рисунок 3. Дрожжевые грибы
|
Облигатная постоянная микрофлора кишечника человека представлена, в основном, бифидобактериями, лактобактериями, кишечными палочками и энтерококками.Факультативная флора встречается реже, она представлена другими анаэробными и факультативно – анаэробными бактериями.
Дисбактериоз (дисбиоз, дисмикробиоценоз) кишечника – качественные и количественные изменения микрофлоры. Дисбактериоз сопровождается снижением облигатной анаэробной флоры (бифидо- и лактобактерии) и увеличением условно – патогенной микрофлоры, которые в норме отсутствуют или встречаются в небольшом количестве (стафилококки, псевдомонады, дрожжеподобные грибы, протеи и т. д.). Появление дисбактериоза может привести к иммунологическим нарушениям с возможным развитием желудочно-кишечных расстройств.
Развитию дисбактериоза у человека способствуют экзогенные и эндогенные факторы: инфекционные заболевания органов пищеварения, заболевания ЖКТ, печени, онкологическая патология, аллергические заболевания. Изменению микрофлоры способствует прием антибиотиков, гормонов, иммунодепрессантов, цитостатиков, психотропных, слабительных и противозачаточных препаратов, воздействие на организм промышленных ядов и пестицидов. Большое влияние на состав микрофлоры оказывают сезон года, питание человека, стрессы, курение, наркомания, алкоголизм.
Появление дисбактериоза у новорожденных может быть обусловлено бактериальным вагинозом и маститом у матери, проведением реанимационных мероприятий, поздним прикладыванием к груди, длительным пребыванием в родильном доме, незрелостью моторной функции кишечника, непереносимостью грудного молока, синдромом мальадсорбции.
В грудном возрасте развитию дисбактериоза способствуют: раннее искусственное вскармливание, частые ОРВИ, рахит, анемии, гипотрофии, аллергические и психоневрологические заболевания.
Микрофлора при гастрите: симптомы нарушения
Микрофлора это совокупность микроорганизмов живущих в определенной области организмаЖелудок — весьма чувствительный орган, который быстро реагирует на внешние изменения. Микрофлора при гастрите также изменяется под действием внешних и внутренних факторов, провоцируя изменения в работе пищеварительного органа. Микрофлора является прямым индикатором состояния здоровья человека, в случае изменений количество полезных бактерий сокращается и в желудке начинают происходить неблагоприятный процессы. На страницах журнала http://gastritinform.ru/ мы расскажем о том, как изменяется микрофлора под воздействием хеликобактера, а также о том, как восстановить микрофлору в случае ее поражения.
Что такое микрофлора желудочно-кишечного тракта
Микрофлора – это совокупность микроорганизмов, живущих в определенной области организма, будь то кишечник (кишечная микрофлора) или влагалище (влагалищная микрофлора). Нормальный бактериальный состав той или иной части организма называется также нормофлорой.
Состав микрофлоры непостоянен и зависит от множества факторов. Переохлаждение, перегрев, различные заболевания, нервные стрессы, физические нагрузки, прием медикаментов, пища – все это способно влиять на соотношение микроорганизмов в микрофлоре. Микрофлора желудочно-кишечного тракта представлена бифидобактериями, лактобактериями, кишечной палочкой, пропионобактериями, стрептококками, энтерококками, эубактериями и бактероидами.
Микрофлора это совокупность микроорганизмов живущих в определенной области организмаБифидобактерии живут в толстом кишечнике и помогают организму избавляться от не переваренных остатков пищи. Бифидобактерии также необходимы для улучшения всасывания и гидролиза жиров, белкового и минерального обмена, синтеза биологически активных веществ и витаминов.
Лактобактерии обитают во всех отделах ЖКТ и их количество так же высоко, как и у бифидобактерий. Роль этих микроорганизмов для человека трудно переоценить. Они подавляют рост и размножение патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, стимулируют иммунную систему, участвуют в пищеварении.
Кишечная палочка или эшерихия коли,так же как и лактобактерии заселяет организм ребенка в первые дни после рождения. Эшерихия коли образует в толстом отделе кишечника пленку, прилипая к ворсинкам эпителия. Благодаря такой пленке болезнетворным микробам очень трудно закрепиться в организме. Количество кишечной палочки в толстой кишке варьируется от 106 до 108КОЕ/г.
Пропионобактерии обладают активными антагонистическими свойствами против патогенных и условно-патогенных бактерий, таким образом принимая участие в иммунных процессах. Пептострептококки расщепляют молочные белки, а также участвуют в ферментации углеводов (сахаров). Энтерококки относят к условно-патогенным микробам, но в то же время в организме человека они выполняют важную миссию – тренируют иммунитет. Содержание этих бактерий колеблется от 106 до 109 КОЕ/г.
Микрофлора при гастрите
Состав микрофлоры жкт у нас тесно связан с состоянием иммунитета. Пораженный гнилостными бактериями кишечник уже не может выполнять свою основную функцию – барьера для чужеродных микробов и токсинов.Ухудшение естественной микрофлоры способствует снижению устойчивости организма к болезнетворным микробам, в результате чего чаще возникают инфекционные недуги и нарушается процесс всасывания полезных веществ из пищи, что в свою очередь вызывает гиповитаминоз (прежде всего, нехватка витаминов группы В).
На этом фоне ухудшения микрофлоры кишечника могут развиваться аллергия, дисфункция органов пищеварительной системы, а также хронические заболевания – гастрит, язвенная болезнь желудка, нейродермит, бронхиальная астма. Микрофлора желудка представлена лактобациллами и дрожжами. Она несколько беднее, чем, например, кишечника, так как сказывается действие пресловутой соляной кислоты.
На фоне ухудшения микрофлоры кишечника могут развиваться гастрит язвенная болезнь желудкаПри гастрите, язвенной болезни желудка обнаруживаются изогнутые формы бактерий — Helicobacter pylori , — поэтому не удивляйтесь, когда при лечении гастрита врач назначит вам довольно сильные антибиотики. Правда, чтобы удостовериться, что хеликобактер у вас всё-таки есть, — перед назначением антибиотиков не лишним будет выполнить фиброгастродуоденоскопию с биопсией слизистой и последующеим специфическим исследованием биоптата (окраска, микроскопия, посев и определение чувствительности к антибиотикам).
Причины симптомы нарушения микрофлоры желудка при гастрите
Гастрит представляет собой воспаление слизистой оболочки желудка. Воспалятся может весь желудок или отдельные его участки. Причинами нарушения микрофлоры при гастрите могут быть смена режима питания, изменение химического состава потребляемой воды, смена климата, стресс, диета могут привести к изменениям в количестве патогенных микробов и проявлениям дисбаланса флоры кишечника. Также нарушение микрофлоры при гастрите бывает при пищевом отравлении, расстройства желудка из-за погрешностей в диете, применения антибиотиков.
При нарушении микрофлоры при гастрите преобладают такие симптомы как боли с жжением в желудке, спазмы желудка. Также при гастрите беспокоит дискомфорт после еды, чувство заполненного желудка либо, напротив, «подсасывание» и постоянное чувство голода. Спутники заболевания в острой стадии – рвота и тошнота.
Лечение нарушения микрофлоры желудка при гастрите
Болезнетворная бактерия Helicobacter pillory, нерегулярное питание, некачественные продукты и постоянные стрессы, бесконтрольный прием антибиотиков повреждают слизистую оболочку нашего желудка. Она начинает воспаляться и происходит нарушение микрофлоры желудка.
Для профилактики и лечения микрофлоры используются препараты, подразделяющиеся на пробиотики — препараты с высоким содержанием бактерий, прекращающих размножение патогенных микробов,среди наиболее известных пробиотиков можно отметить Линекс, Бифиформ, Бифидумбактерин, Лактобактерин и др. Пребиотики — вещества, способствующие благоприятному размножению и росту микрофлоры, к таким препаратам относят Лактулоза, Лактитол, Хилак форте.
Для профилактики и лечения микрофлоры используются препараты подразделяющиеся на пробиотики и пребиотикиЛечение нарушения микрофлоры при гастрите вызванной бактерией хеликобактер пилори
Его проводят в зависимости от результатов анализа желудочного сока и суточной Ph-метрии в несколько этапов с применением различных препаратов. К ним относятся Омепразол, Париет, Амоксициллин, Кларитромицин, Де-нол, Ранитидин, Фамотидин, которые необходимо принимать в точности с наставлениями врача.
При антацидном гастрите, когда Ph желудочного сока больше 6 (т. е. в слизистой желудка клетки не выделяют соляную кислоту) блокаторы соляной кислоты из схемы лечения исключают. При нормальной и повышенной кислотности дополнительно назначают препараты для снижения кислотности, это уменьшает боли и ускоряет восстановление слизистой.
При сниженной кислотности для нормализации пищеварения необходима заместительная терапия – желудочный сок и полиферментные препараты – Энзистал, Пензитал, Абомин. При тошноте и рвоте используются противорвотные препараты. Такой метод лечения микрофлоры гастрита сложен, должен проходить под руководством специалиста, при наличии точных анализов и может требовать восстановления после приема лекарств.
Профилактика нарушения микрофлоры при гастрите
Для того, чтобы избежать нарушения микрофлоры при гастрите достаточно всего лишь следовать простым правилам. Соблюдать здоровый образ жизни, придерживаться сбалансированного рациона питания, не злоупотреблять диетами и различными «очищениями» организма. Не принимать антибактериальные препараты без назначения врача.
Источники:
- http://gastritinform.ru/xn—-8sbafcpflfhtc4g6f.xn--p1ai/news/169/
- https://www.ufamama.ru/Posts/View/2401
- https://daigo-russia.ru/articles/pri-gastrite/lechenie-gastrita/
Post Views: 570
Микрофлора желудочно-кишечного тракта и ее роль в организме человека
Микробы – самые многочисленные представители жизни на Земле, они заполнили все доступное им пространство, заселили и воду и землю, и даже определенные виды микроорганизмов обнаруживаются глубоко под землей и во льдах Антарктиды.
В процессе эволюции различные виды микроорганизмов приспособились жить в определенных условиях – эконишах. Одной из таких экониш для микроорганизмов является представитель макромира – человек. Человек и микроорганизмы научились сосуществовать друг с другом и с выгодой для себя использовать своего «соседа» по Земле. Кишечник человека – пример такого взаимополезного сосуществования – симбиоза.
В результате эволюции произошел отбор определенных видов микроорганизмов, способных не просто существовать в кишечнике, мирно «уживаться» с иммунной системой человека, но и быть незаменимым звеном слаженной работы пищеварительной системы. Эти определенные виды микробов и образуют так называемую нормальную микрофлору человека.
В период внутриутробного развития желудочно-кишечный тракт плода стерилен. Первыми «поселенцами», которые появятся на коже и слизистых новорожденного, станут разнообразные представители микрофлоры родовых путей. Затем в первые минуты, часы и дни жизни ребенка к ним присоединятся микробы с кожи матери, окружающих предметов. От того, какие микробы контактируют с ребенком, от того, на грудном или искусственном вскармливании он находится, от степени зрелости его пищеварительного тракта зависит состав заселяющей кишечник микрофлоры. Первые 1–1,5 месяца жизни – срок, за который более или менее стабилизируется микробный состав кишечника. Однако может потребоваться еще несколько месяцев, а то и лет, чтобы тандем кишечника и его нормальной микрофлоры смог научиться работать бесперебойно. Состав кишечной флоры ребенка после двух лет практически не отличается от взрослого.
Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) человека – место обитания сообщества более 400 видов патогенных и непатогенных бактерий. Но количество бактерий в разных отделах желудочно-кишечного тракта неодинаково.
Микрофлора пищевода и желудка у здорового человека не бывает стабильной и постоянной, поскольку тесным образом связана с характером принимаемой пищи. Пищевод вообще не имеет постоянной микрофлоры, а присутствующие бактерии представляют микробный мир полости рта. Микробный спектр желудка беден. Высоко бактерицидный желудочный сок остается практически стерильным, так как микрофлора, попадающая в желудок в составе пищевого комка, погибает в течение 30 мин.
По мере продвижения содержимого внутри кишечной трубки увеличивается плотность бактерий, при этом наблюдается достоверное увеличение количества анаэробных бактерий с одновременным уменьшением числа аэробных бактерий. Два различающихся по анатомо-физиологическим и экологическим характеристикам биотопа, какими является тонкая и толстая кишка, отделяет эффективно функционирующий барьер – баугиниевая заслонка, которая открывается и закрывается наподобие привратника, пропускает содержимое кишечника только в одном направлении и удерживает обсемененность кишечной трубки в количествах, необходимых здоровому организму.
Факторы, способствующие избыточному росту микрофлоры тонкой кишки: повреждение баугиниевой заслонки, наличие свища между толстой и тонкой кишкой, хирургические операции на кишечнике, применение ингибиторов протонной помпы или блокаторов h3-рецепторов гистамина в высоких дозах и длительно, атрофический гастрит, дивертикулиты тонкой кишки, кишечная непроходимость, нарушения моторики кишки.
Высокая степень микробной обсемененности наблюдается в толстой кишке. В основном, это бифидобактерии и бактероиды, на долю которых приходится 90% всех микроорганизмов. Остальные 10% составляют: кишечная палочка, лактобактерии, энтеробактерии, стрептококки и др.
Плотность бактерий в различных отделах желудочно-кишечного тракта составляет:
• желудок – менее 1000 в мл;
• тощая кишка – менее 10 000 в мл;
• подвздошная кишка – менее 100 000 в мл;
• ободочная кишка – менее 1 триллиона в мл.
В 1 г содержимого толстой кишки можно обнаружить представителей 17 различных семейств, 45 родов и больше 400 видов микроорганизмов. Несмотря на сходство преобладающих в толстой кишке бактерий, для каждого здорового человека характерен индивидуальный тип микрофлоры кишечника, и понятие нормы в микроэкологии человека весьма относительно.
В микрофлоре желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) различают пристеночную и просветную флору. Состав их различен. Пристеночная флора более стабильна и представлена главным образом бифидобактериями и лактобактериями, которые обусловливают защиту кишки от колонизации патогенными бактериями. Просветная флора наряду с бифидо- и лактобактериями включает и других постоянных обитателей кишечника.
Нормальная микрофлора здорового человека выступает как единое целое, согласованно работающее в интересах всей системы организма хозяина, в котором она локализована. Нормальная микрофлора является чутким индикатором физиологического состояния организма человека при воздействии на него различных факторов.
Функции микрофлоры кишечника
В течение более чем столетнего периода исследований нормальной кишечной микрофлоры накоплено огромное количество информации, касающейся ее многостороннего положительного воздействия на организм хозяина. Функцию микробной экологической системы желудочно-кишечного тракта можно уподобить работе крупной биохимической лаборатории, осуществляющей многие сотни биохимические процессы.
Основные функции нормальной кишечной микрофлоры:
- Заселив слизистую оболочку кишечника, нормальная микрофлора не допускает на свою территорию патогенные и условно-патогенные бактерии. Иными словами, она защищает человека от возможных кишечных инфекций.
- Микрофлора толстой кишки заканчивает переваривание пищи, способствуя поступлению питательных веществ в кровь, кроме того, она влияет и на моторную функцию кишечника.
- Микрофлора синтезирует витамины группы В, витамин К, усиливает активность ферментов.
- Микрофлора поддерживает высокие уровни лизоцима, иммуноглобулина, интерферона и другие компоненты иммунной системы.
- Микрофлора способствует детоксикации организма за счет деградации и выведения эндогенных и экзогенных токсичных субстанций.
- Микрофлора обладает антиканцерогенной и антимутагенной активностью.
Таким образом, нормальная микрофлора играет существенную роль в гармоничной работе организма. Невыполнение ее функций – защитной, обменной или иммуностимулирующей – приводит к нарушению различных видов обмена веществ, возникновению дефицита витаминов, микроэлементов, минеральных веществ, ослаблению иммунной защиты. Уникальный спектр разнообразных положительных эффектов кишечной микрофлоры является неоспоримым доказательством чрезвычайно важной роли симбиотических биоценозов человека в поддержании его здоровья.
Аутомикрофлора, рассматриваемая в качестве специфичного дополнительного жизненно важного органа, функционирует как единая экологическая система на основе взаимовыгодных симбиотических отношений между хозяином и его микробиотой. Состояние равновесия между организмом хозяина, микроорганизмами, его заселяющими, и окружающей средой носит название эубиоз.
Дисбактериоз кишечника и микрофлора ЖКТ
Назад к списку20.02.2012
Загрузка…В.М. Бондаренко, Д.М.Н, профессор,
заведующий лабораторией генетики вирулентности бактерий НИИЭМ
им. Н.Ф. Гамалеи, Москва
В последние годы проблема дисбактериоза кишечника по-прежнему вызывает серьезные споры, демонстрируя порой самые полярные точки зрения. Однако все сходятся во мнении, что очертить это понятие строгими классификационными рамками невозможно. Дисбактериоз – это клинико-лабораторный синдром, характеризующийся количественными и качественными нарушениями в составе облигатной
микрофлоры в определенном биотопе, развивающийся в результате срыва адаптации, нарушения защитных и компенсаторных механизмов и приводящий к иммунологическим и метаболическим сдвигам.
Нарушение микрофлоры кишечника (дисбактериоз), кажущееся невинным на первый взгляд, приводит к тяжелым последствиям, поэтому врачи разных специальностей рассматривают сегодня дисбактериоз как начальное звено формирования полиорганной патологии. При дисбактериозе повышается проницаемость кишечной стенки для токсинов и аллергенов, развивается интоксикация, снижаются барьерные функции печени и кожи, что приводит к формированию аллергических заболеваний, нарушению пристеночного пищеварения и всасывания микронутриентов, вызывающих сбои белкового, жирового, холестеринового и билирубинового обменов в организме, что ведет к заболеваниям печени и поджелудочной железы. Кроме того, резко падает синтез витаминов, всасывание солей кальция, железа, что приводит к развитию гиповитаминоза, рахита и анемии, а нарушение защитной функции микрофлоры сопровождается нередко срывом оральной толерантности и снижением иммунорезистентности организма, являясь факторами риска частых ОРВИ с формированием осложнений на ЛОР-органы и бронхолегочную систему.
Наибольшее внимание врачей, ученых и широких кругов общественности привлекает в настоящее время кишечный микробиоценоз, то есть совокупность микробного населения кишечника. Дело в том, что это наиболее многочисленный микробиоценоз. Желудочно-кишечный тракт заселяют исключительно разнообразные анаэробные и аэробные микроорганизмы, которые распределяются как вертикально – от ротовой полости до нижних (дистальных) отделов толстой кишки, – так и горизонтально – от просвета до различных слоев слизистой оболочки (мукозная, или пристеночная микрофлора). При этом наибольшее количество микроорганизмов обнаруживается в толстой кишке человека.
В общих чертах следует отметить, что масса нормальной микрофлоры кишечника взрослого человека составляет более 2,5 кг, численностью 1012–1014 КОЕ (колониеобразующих единиц) на 1 грамм фекалий. Ранее полагали, что микрофлора кишечника насчитывает 17 семейств, 45 родов и около 500 видов. Однако эти сведения должны быть пересмотрены с учетом новейших данных, полученных при исследовании микрофлоры с помощью молекулярно-генетических методов исследования. По-видимому, суммарное количество ранее известных и вновь выявленных видов будет в пределах полутора тысяч и более.
Общепринято, что классификация микроорганизмов представляет собой систему иерархических соподчиненных единиц, для обозначения которых принят термин «таксон». В настоящее время все живые клеточные организмы принято подразделять на эукариоты и прокариоты. Таксоном высшей категории является царство прокариотов, которое объединяет в порядке иерархии систему таксонов различного, более низкого масштаба или ранга: домен, фила, класс, порядок, семейство, род, вид. Как известно, прокариоты включают два домена: археи и бактерии.
Недавно P. Eckburg и др. (2005) показали, что пристеночная и просветная микрофлора включает 395 филогенетически обособленных групп микроорганизмов, из которых 244 (62%) являются абсолютно новыми. При этом 80% (195 из 244) новых, ранее неизвестных таксономических групп, выявленных при молекулярно-генетическом исследовании, относятся к микроорганизмам, не растущим на питательных средах при выращивании аспирационных проб, как в аэробных, так и анаэробных условиях. Большинство из предполагаемых новых филогенетически обособленных групп микроорганизмов являются представителями двух фил: Firmicutes и Bacteroitedes. Интересные данные были получены при изучении микробиоты кишечника добровольцев, страдающих ожирением, в сравнении с микрофлорой кишечника стройных. При ожирении показано снижение в пристеночной микробиоте кишечника на 90% представителей фила Bacteroitedes и увеличением на 20% представителей фила Firmicutes (Ley R.E.и др., 2005;
Turubaugh P.J. и др., 2006). Научная классификация таксонов Firmicutes и Bacteroitedes расходится с общепринятой и требует уточнения.
Характеризуя микрофлору человека, часто пользуются терминами: облигатная (резидентная, индигенная, автохтонная) и факультативная (транзиторная, аллохтонная, случайная) микрофлора. По характеру взаимоотношений с макроорганизмом дифференцируют патогенную и непатогенную микрофлору, часто относимую к микробам-комменсалам. Если представители облигатной или факультативной микрофлоры вызвали воспалительный инфекционный процесс, их рассматривают в качестве возбудителей оппортунистической инфекции. Следует отметить, что в зарубежной литературе отсутствует термин «условно-патогенные микроорганизмы», однако мы сочли целесообразным пользоваться этим термином, широко применяемым в отечественной медицинской литературе.
В сформировавшемся микробиоценозе 90% составляют облигатные представители микробиоты, менее 9,5% – факультативные и до 0,5% – случайные микроорганизмы. Около 20% представителей микробиоты обитает в полости рта (более 200 видов), 40% – в гастро-дуоденальном и дистальных отделах желудочно-кишечного тракта, 18–20% приходится на кожные покровы, 15–16% – на ротоглотку и 2–4% – на урогенитальный тракт мужчин. У женщин на вагинальный биотоп приходится около 10% нормофлоры.
Микрофлора человека – сложная саморегулирующаяся система, способная восстанавливаться при грамотной коррекции. Исходя из этих позиций были созданы жидкие синбиотические биокомплексы «Нормофлорины», содержащие жизнеспособные метаболически активные пробиотические бактерии (латобациллы и бифидобактерии), способные конкурировать с патогенными микроорганизмами за место на слизистых, тем самым подавляя ее размножение и активность.
Высокое содержание микробных метаболитов обеспечивает быстрое восстановление метаболических, иммунологических, ферментативных и синтетических процессов в организме.
Микрофлора желудочно-кишечного тракта
При нормальном функционировании желудка микрофлора в нем почти отсутствует, вследствие кислой реакции желудочного сока и высокой активности гидролитических ферментов. Поэтому в желудке могут быть обнаружены в небольшом количестве кислотоустойчивые виды – лактобактерии, дрожжи, Sarcinaventriculiи др (106-107клеток на 1 мл содержимого).
В двенадцатиперстной и верхних отделах тонкой кишки микроорганизмов встречается мало, несмотря на то, что кислая среда желудка сменяется щелочной. Это объясняется неблагоприятным воздействием на микробы присутствующих здесь ферментов. Тут обнаруживаются энтерококки, молочнокислые бактерии, грибы, дифтероиды (106клеток на 1 мл содержимого). В нижних отделах тонкой кишки, постепенно обогащаясь, микрофлора сближается с микрофлорой толстой кишки.
Микрофлора толстой кишки наиболее разнообразна по числу видов (более 200 видов) и количеству обнаруживаемых микробов (109-1011клеток на 1 мл содержимого). Микробы составляют 1/3 сухой массы фекалий.
Облигатная микрофлора представлена анаэробными (бактероиды, бифидумбактерии, вейлонеллы) бактериями (96-99%) и факультативными анаэробами (E.coli, энтерококки, лактобациллы – 1-4%).
Транзиторная микрофлора представлена следующими родами и видами: протей, клебсиеллы, клостридии, синегнойная палочка, кампилобактер, дрожжеподобные грибы рода Candidaи др. Микроорганизмы родаCampylobacter(C.fennelliae,C.cinaedi,C.hyointestinalis) встречаются в толстом кишечнике человека при иммунодефицитных состояниях различной природы.
Состав микрофлоры кишечника меняется в течение жизни человека.
У новорожденных в первые часы после рождения меконий стерилен – асептическая фаза. Вторая фаза – фаза возрастающей обсемененности (первые три дня жизни ребенка). В этот период в кишечнике преобладают эшерихии, стафилококки, энтерококки, дрожжеподобные грибы. Третья фаза – фаза трансформации флоры кишечника (начиная с 4 дня жизни). Устанавливается молочнокислая микрофлора, лактобактерии, ацидофильные бактерии.
После окончания грудного вскармливания начинает постепенно формироваться постоянный биоценоз в пищеварительном тракте.
В микрофлоре желудочно-кишечного тракта различают мукозную (М) и просветную (П) микрофлору, состав которой различен. М-флора тесно ассоциирована со слизистой оболочкой, более стабильна и представлена бифидумбактериями и лактобактериями. М-флора препятствует пенетрации слизистой оболочки патогенными и условно-патогенными микроорганизмами. П-флора наряду с бифидум- и лактобактериями включает и других постоянных обитателей кишечника.
Для изучения микрофлоры толстого кишечника исследованию подвергают испражнения, которые забирают стерильной деревянной или стеклянной палочкой и помещают в пробирку с консервантом. Материал доставляют в лабораторию в течение 1 часа, так как при более длительном хранении значительно нарушаются взаимоотношения между видами.
Проводят микроскопическое исследование мазков и фекалий, окрашенных по Граму, а так же производят посев испражнений на питательные среды: Эндо, кровяной агар, молочно-солевой агар, агар Сабуро. Посев производят с таким расчетом, чтобы можно было подсчитать количество колоний с различной характеристикой и определить число микробных клеток разных видов микроорганизмов в данной пробе. При необходимости проводят биохимическую идентификацию и серологическое типирование видов.
Микрофлора кишечника
Михаил Батин о бактериях долголетия
Создание симбиотических бактерий, продлевающих жизнь хозяина
Мы создадим «живое лекарство» на основе бактерии, которое будет жить в организме хозяина и продлевать ему жизнь. Такие бактерии должны продуцировать не одно, а целый ряд веществ, продлевающих жизнь, в оптимальных дозах и с оптимальной динамикой секреции. Для получения таких бактерий мы будем использовать направленную эволюцию. Эксперименты будут проводиться на C.elegans и его симбионте – E.coli. Для ускорения эволюции бактерий мы используем глобальное репрограммирование транскриптома (gTME). Данный подход позволяет индуцировать очень большое разнообразие E.coli, а затем отобрать те бактерии, которые продлевают жизнь C.elegans. У полученных бактерий будут изучен транскриптом, протеом и метаболом для выявления особенностей, способствующих долголетию червя. В связи с высокой консервативностью процессов старения полученные бактерии могут быть использованы для разработки лекарства у человека.
Источник: m-batin.livejournal.com
PROJECT “SIMBIONT”
ПОДРОБНЕЕ:
Селекция бактерий E.coli
на способность увеличивать продолжитель-ность жизни C.elegans
Проект направлен на разработку принципиально нового подхода, позволяющего выявить оптимальные комбинации веществ и их доз, приводящие к продлению жизни организма.
Скачать описание проекта в формате PDF
Аннотация:
На настоящий момент выявлен целый ряд биологических путей, участвующих в старении организма. Большое число данных путей и тесная взаимосвязь многих из них заставляет взглянуть на старение как на комплексное явление. Исследования на модельных животных показали, что изменение этих путей по отдельности может приводить к увеличению продолжительности жизни. Однако для того, чтобы добиться более существенных успехов в продлении жизни организма необходимо учитывать взаимосвязь механизмов старения и воздействовать не на один, а сразу на несколько процессов. Однако в рамках традиционных подходов выявить оптимальные комбинации и дозы регуляторных веществ, препятствующих старению, трудоемко и затруднительно, кроме того, трудно добиться длительного действия препаратов.
Проект направлен на разработку нового подхода, позволяющего выявить оптимальные комбинации веществ и их доз, приводящие к продлению жизни организма. Для данной цели предлагается использовать модель C.elegans и E.coli (кишечный симбионт C.elegans). Предлагается провести селекцию E.coli на способность значительно продлевать жизнь организму хозяина. Показано, что ряд веществ, выделяемых E.coli влияет на физиологию и продолжительность жизни C.elegans. Таким образом, изучение выведенного в результате селекции штамма позволит определить оптимальный баланс веществ, необходимый для удлинения жизни C.elegans. Также это позволит выявить набор биологических путей C.elegans, одновременная модуляция которых сопровождается увеличением продолжительности жизни. В ходе данной работы не только будет разработан метод выявления эффективных комбинаций и доз геропротекторов, но и будет продемонстрирована возможность разработки лекарства, продлевающего жизнь, на основе селекции клеток, живущих в организме хозяина. Причем в дальнейшем могут быть использованы как клетки симбионтов, так и некоторые популяции клеток самого организма.
Описание проекта:
Caenorhabditis elegans является удобной моделью для изучения генетики старения. Его геном хорошо изучен, продолжительность жизни в лабораторных условиях невелика и составляет 2-3 недели, а также к настоящему моменту выявлен целый ряд генов и несколько сигнальных путей, вовлеченных в регуляцию его продолжительности жизни. Особый интерес для генетики старения представляют взаимоотношения C.elegans с микробиотой. Бактерии составляют пищу C.elegans, однако некоторые виды также являются его кишечными симбионтами и оказывают влияние на физиологию и продолжительность жизни хозяина. Наиболее изученными симбионтами C.elegans являются бактерии Escherichia coli. В геноме E.coli выявлено несколько мутаций, приводящих к продлению жизни хозяина. Так, мутации в гене убиквитина Q (Larsen and Clarke, 2002), некодирующей РНК DsrA (Liu et al., 2012), а также в гене фолатного метаболизма aroD (Virk et al., 2012) и в гене О антигена (Browning et al., 2013) увеличивают продолжительность жизни C.elegans. Способность бактерий E.coli модулировать продолжительность жизни С.elegans делает возможным проведение селекции бактерий с целью отбора штаммов, способных значительно продлевать жизнь хозяину. Планируется выведение штаммов, увеличивающих продолжительность жизни С.elegans не менее чем на 50%.
Для достижения данной цели будет создана система направленной эволюции бактерий E.coli. Будет индуцировано генетическое разнообразие бактерий, а затем будет проводиться селекция штаммов, продлевающих жизнь C.elegans в наибольшей степени.
Для индукции генетического разнообразия может быть использован один из нескольких методов синтетической биологии, разработанных для получения микроорганизмов со сложными фенотипами (для тех случаев, когда неизвестно, какие именно гены и мутации определяют возникновение данного фенотипа). Использование таких подходов позволяет в десятки раз ускорить проведение селекции по сравнению с использованием классических методов случайного мутагенеза.
Первым подходом является глобальное репрограммирование транскриптома (gTME – global transcription machinery engineering) (подробно описано в обзоре Cobb et al., 2013). Подход основывается на внесении изменений в регуляторные системы бактерии, что позволяет сразу изменить экспрессию тысяч генов E.coli и создать наибольшее разнообразие фенотипов. Кроме того, изменение регуляторных систем может сильнее влиять на изменение экспрессии определенных генов, нежели даже мутации в самих этих генах. С этой целью могут быть внесены изменения, например, в ген фактора инициации транскрипции σ70 (Alper and Stephanopoulos, 2007) или в ген α-субъединицы РНК-полимеразы (Klein-Marcuschamer, et al., 2009). Будет создана библиотека штаммов E.coli, несущих различные изменения в гене белка транскрипционного аппарата. Затем будет проведена селекция штаммов на способность увеличивать продолжительность жизни C.elegans.
Вторым подходом, позволяющим значительно ускорить эволюцию микроорганизмов в лабораторных условиях, является «перемешивание» ДНК (genome shuffling). Данный подход позволяет осуществить рекомбинацию генетического материала нескольких родительских штаммов для получения штаммов бактерий, комбинирующих полезные мутации родительских клеток (подробно описано в обзорах Cobb et al., 2013, Gong et al., 2009). Для создания набора родительских штаммов генетическое разнообразие бактерий будет индуцировано путем выращивания на среде с мутагеном. Затем будет проведена селекция штаммов на способность увеличивать продолжительность жизни C.elegans. У нескольких отобранных штаммов будет индуцировано «перемешивание» ДНК для получения штамма, комбинирующего полезные свойства исходных штаммов.
В дополнение приводим описание третьего подхода, отличающегося от первых двух тем, что в данном случае геном E.coli модифицируется введением дополнительных генов. Подход основывается на том, что дцРНК (двухцепочечные РНК), вырабатываемые E.coli, способны подавлять экспрессию генов C.elegans. Поскольку показано, что отсутствие продуктов ряда генов C.elegans может приводить к существенному увеличению продолжительности жизни, представляет интерес исследование эффекта подавления экспрессии нескольких генов одновременно. Будет создана библиотека штаммов E.coli, содержащих случайный набор из нескольких (4-5) генов дцРНК, подавляющих экспрессию генов C.elegans. Затем будет проведена селекция штаммов на способность увеличивать продолжительность жизни C.elegans.
Для повышения эффективности отбора возможно совмещение всех трех подходов в разных комбинациях, а также проведение нескольких циклов каждого из подходов.
Полученный в результате селекции штамм E.coli будет изучен с целью выявления веществ (потенциальных геропротекторов) и их баланса, приводящих к увеличению жизни C.elegans. Кроме того, в случае успешного выведения штамма E.coli будет продемонстрирована возможность разработки лекарства, продлевающего жизнь, на основе селекции клеток, живущих в организме хозяина (симбионтов). Созданное таким образом лекарство будет состоять из целого ряда веществ, доза и динамика экскреции которых будет оптимизирована путем селекции клеток, её вырабатывающих.
Задачи проекта:
1) Провести селекцию бактерий E.coli на способность увеличивать продолжительность жизни C.elegans.
2) Изучить генетические особенности отобранного в результате селекции штамма E.coli и выявить комбинацию веществ (геропротекторов), вырабатываемых E.coli и увеличивающих продолжительность жизни C.elegans.
План экспериментов:
В экспериментах планируется использовать C.elegans линии N2 (Brenner, 1973). В качестве исходного штамма бактерий, на котором будут выращиваться C.elegans, будет использоваться непатогенный штамм E.coli OP50 (Brenner, 1973), повсеместно использующийся для выращивания C.elegans в лабораторных условиях.
Рис. 1. Схемы проведения искусственного отбора штаммов E.coli с нужным фенотипом.
(А) – схема 1; (Б) – схема 2.
1 этап
На первом этапе будет проведена селекция бактерий E.coli штамма OP50 на способность увеличивать продолжительность жизни C.elegans. Для этого может быть использована одна из нижеперечисленных схем экспериментов или их комбинация.
1 схема экспериментов (рис.1(А))
(1) Создание библиотеки штаммов E.coli с измененной последовательностью гена белка транскрипционного аппарата
Глобал
Микрофлора желудочно-кишечного тракта — Большая химическая энциклопедия
И пирлимицин, и его сульфоксидный метаболит частично превращались в рибонуклеотидные аддукты микрофлорой желудочно-кишечного тракта и выводились с калом. Такие аддукты хорошо известны как продукты инактивации антибиотиков бактериями различных веществ, включая линкомицин и клиндамицин (117-119). [Pg.70]Различные факторы, включая вещества, соли желчных кислот, pH и микрофлору, присутствующую в желудочно-кишечном тракте в процессе пищеварения, могут повлиять на биодоступность соединения (Таблица 3.2,1). Интересующий компонент обычно сочетается с другими питательными веществами, присутствующими в пище, и, как только соединение и эти питательные вещества высвобождаются из пищевого матрикса в течение того же периода, они могут взаимодействовать в кишечнике. [Стр.159]
У большинства видов хлорамфеникол быстро и почти полностью всасывается из желудочно-кишечного тракта. Этот способ введения обеспечивает уровни антибиотиков в крови, сравнимые или более высокие, чем при внутримышечном или подкожном способах введения.Единственное известное исключение — это жвачные животные, у которых препарат разрушается микрофлорой рубца. [Стр.39]
Ферменты, ответственные за восстановление, могут находиться как во фракции микросом, так и во фракции растворимых клеток. Редуктазы микрофлоры, присутствующей в желудочно-кишечном тракте, также могут … [Pg.96]
Прежде чем попасть в системный кровоток, полифенолы, вводимые перорально, пройдут через желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), где они будут подвергаться различным биологическим и физиологическим параметрам. , которые будут влиять на их биодоступность, например pH, пищеварительные ферменты или микрофлору.[Pg.56]
Микрофлора желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) играет важную роль в состоянии здоровья людей и животных. Желудочно-кишечный тракт представляет собой гораздо большую площадь контакта с окружающей средой по сравнению с 2 м2 поверхности кожи нашего тела (van Dijk 1997). Поверхность слизистой оболочки тонкого кишечника увеличивается за счет образования складок, ворсинок кишечника и образования микроворсинок в просветной мембране, резорбирующей энтероциты. Полученная поверхность системы ЖКТ составляет 150-200 м2, поэтому она обеспечивает достаточно места для взаимодействий, связанных с пищеварением, и для прилипания к стенке слизистой оболочки.[Стр.78]
Микрофлора Микроорганизмы, такие как бактерии, которые обычно обитают в желудочно-кишечном тракте. [Pg.386]
Микрофлора желудочно-кишечного тракта, которая развивается вскоре после рождения, обнаруживается в просвете, связанном с остатками пищи, на поверхности слизистой оболочки и в криптах. Эти микроорганизмы, включая прокариотические и эукариотические. виды, не используют кислород в своем энергетическом метаболизме, поскольку существуют в среде, которая по сути анаэробна.Больше бактериальных клеток … [Pg.148]
Основная судьба пищевых волокон — это пищеварение и катаболизм кишечной микрофлорой с образованием короткоцепочечных жирных кислот и углекислого газа. Основные продукты этого микробного метаболизма — уксусная, пропионовая и масляная кислоты — являются важными источниками энергии для жвачных животных (овец, коров). Пищевые волокна задерживаются в камере их желудочно-кишечного тракта, называемой рубцом, где они превращаются микрофлорой кишечника в жирные кислоты с короткой цепью.Производимые жирные кислоты могут обеспечивать 35-75% потребности жвачных животных в энергии. [Pg.143]
Микрофлора кишечника состоит из микроорганизмов, в основном бактерий, желудочно-кишечного тракта. Тонкая кишка взрослого человека составляет около 4,0 м в длину. Толстая кишка составляет примерно одну треть этой длины (1,5 м). В толстую кишку в сутки поступает 1,5–2,0 литра воды, большая часть которой абсорбируется. С калом теряется всего 150-200 мл воды. Толстая кишка также поглощает натрий и хлорид, поступающие с пищей и секретами тонкой кишки.Просветная поверхность толстой кишки выделяет слизь, как и тонкий кишечник. Однако слизистая оболочка толстой кишки содержит крипты, но лишена viUi. [Pg.147]
Имеются обширные данные о пребиотической эффективности олигосахаридов из моделей in vitro, представляющих толстую кишку человека, и из клинических испытаний на людях. Необходимо определить, можно ли распространить результаты этих исследований на животных. Физиология и микрофлора желудочно-кишечного тракта варьируются от животного к животному, и в большинстве случаев знания в области микроэкологии могут быть ограниченными или отсутствовать.[Pg.1199]
Желчные соли экстенсивно метаболизируются до вторичных желчных кислот кишечной микрофлорой в кишечнике. Приблизительно 94% желчных солей реабсорбируются в специальных рецепторных участках слизистой оболочки в дистальном отделе подвздошной кишки и повторно используются печенью в процессе энтерогепатической циркуляции. При энтерогепатической циркуляции соединения, выделяемые с желчью, реабсорбируются в желудочно-кишечном тракте и возвращаются в печень. Достигнув печени в портальной крови, почти все желчные соли проникают через синусоидальные мембраны гепатоцитов (преимущественно перипортально… [Pg.1550]
,
Микрофлора желудочно-кишечного тракта
Транскрипция
1 Микрофлора желудочно-кишечного тракта Микрофлора желудочно-кишечного тракта Обзор Вэй-Лун Хао и Юань-Кун Ли 1. Введение Слизистая поверхность желудочно-кишечного тракта человека составляет около м 2 и заселена бактериями 400 различных видов. и подвиды.Сэвидж (1) определил и разделил микрофлору желудочно-кишечного тракта на два типа: автохтонная флора (местная флора) и аллохтонная флора (временная флора). Автохтонные микроорганизмы колонизируют определенные среды обитания, то есть физические пространства в желудочно-кишечном тракте, тогда как аллохтонные микроорганизмы не могут колонизировать определенные среды обитания, кроме как в ненормальных условиях. Большинство патогенов — это аллохтонные микроорганизмы; тем не менее, некоторые патогены могут быть автохтонными для экосистемы и обычно живут в гармонии с хозяином, за исключением случаев, когда система нарушена (2).Распространенность бактерий в различных частях желудочно-кишечного тракта, по-видимому, зависит от нескольких факторов, таких как ph, перистальтика, окислительно-восстановительный потенциал, бактериальная адгезия, взаимодействие бактерий, секреция муцина, доступность питательных веществ, диета и бактериальный антагонизм. Из-за низкого pH желудка и относительно быстрой перистальтики желудка и тонкой кишки, желудок и верхние две трети тонкой кишки (двенадцатиперстная кишка и тощая кишка) содержат лишь небольшое количество микроорганизмов, которое колеблется от 10 до 3. до 10 4 бактерий / мл содержимого желудка или кишечника, в основном кислотоустойчивые лактобациллы и стрептококки.В дистальном отделе тонкой кишки (подвздошная кишка) микрофлора начинает напоминать микрофлору толстой кишки с примерно бактериями на 1 мл содержимого кишечника. При снижении перистальтики, кислотности и пониженных окислительно-восстановительных потенциалов подвздошная кишка поддерживает более разнообразную микрофлору и более высокую бактериальную популяцию (3). Вероятно, из-за медленной перистальтики кишечника и очень низкого окислительно-восстановительного потенциала толстая кишка является основным местом микробной колонизации человека. В толстой кишке обитает огромное количество различных видов бактерий.Однако 99,9% микрофлоры толстой кишки — облигатные анаэробы. Из: Методы молекулярной биологии, т. 268: Микробиология общественного здравоохранения: методы и протоколы Под редакцией: Дж. Ф. Т. Спенсер и А. Л. Рагу де Спенсер Humana Press Inc., Тотова, штат Нью-Джерси 491
2 492 Хао и Ли 2. Влияние микрофлоры желудочно-кишечного тракта Наиболее важным положительным эффектом местной микрофлоры является затруднение экзогенными патогенными бактериями колонизации желудочно-кишечного тракта и причинения болезней, явление, известное как устойчивость к колонизации (4).Аборигенная микрофлора создает этот барьерный эффект, занимая доступные места обитания (участки адгезии) на уровне слизистой оболочки, конкурируя за метаболические субстраты и продуцируя регуляторные факторы, такие как короткоцепочечные жирные кислоты и бактериоцины. С другой стороны, местная микрофлора может оказывать потенциально вредное влияние на здоровье хозяина. Между факторами питания, метаболической активностью местной микрофлоры ЖКТ и раком кишечника существует тесная связь (5). Фактически, хорошо известно, что местные бактерии GI превращают определенные пищевые вещества в преканцерогены или канцерогены.Колонизация бактерий является предпосылкой для воздействия на хозяина, и процесс колонизации напрямую зависит от способности резидента прикрепляться к субстрату. 3. Адгезия Адгезия или адгезия определяется как измеримое соединение между бактерией и субстратом. Считается, что бактерия прилипла к субстрату, когда требуется энергия для отделения бактерии от субстрата (6). Адгезия бактерий к слизистой оболочке кишечника часто считается предпосылкой для колонизации желудочно-кишечного тракта человека.Следовательно, адгезионные свойства важны как для патогенных бактерий, так и для бактерий, принадлежащих к нормальной микрофлоре кишечника человека. Изучение адгезии позволит нам лучше понять природу взаимодействия между бактериями и клеточными поверхностями. Одна конкретная цель в исследованиях адгезии состоит в том, чтобы иметь возможность ингибировать или способствовать адгезии в соответствии с конкретной потребностью. Детальное знание характеристик адгезинов и рецепторов обеспечит новые подходы к предотвращению серьезных бактериальных инфекций путем вмешательства в процесс адгезии.Например, бактериальный лектин, который служит адгезином (т.е. адгезин, связывающий углеводы), может подавляться либо антителами, либо относительно высокими концентрациями растворимых углеводов, специфичных для лектина (7). Кроме того, можно провести скрининг и охарактеризовать определенные типы пробиотиков, чтобы исключить определенные патогены или группы патогенов на основе свойств адгезина и рецепторов (8) Поверхность клеток животных. Все мембраны клеток животных имеют общие композиционные и организационные особенности. Рецепторы бактериальных адгезий обнаруживаются во всех трех классах компонентов мембраны, а именно в интегральных, периферических и поверхностных компонентах оболочки.Составные части мембраны включают гликолипиды и гликопротеины. По химическому составу гликолипиды либо нейтральные, либо кислые. Кислые гликолипиды содержат сиаловые кислоты (т.е. ганглиозиды), которые вносят значительный вклад в общий отрицательный заряд поверхности клеток животных. Практически все белки мембран животных гликозилированы и подобны растворимым гликопротеинам (9). Существенных различий в общем аминокислотном составе и содержании углеводов нет. Компоненты моносахаридов обычно включают гексозы D-галактозу и D-маннозу и метилпентозу
.3 Микрофлора желудочно-кишечного тракта 493 L-фуктоза, N-ацетилгексозамины и сиаловые кислоты.Кроме того, два типа углеводно-пептидных связей являются общими для обеих групп гликопротеинов: N-гликозильная связь между N-ацетил-D-глюкозамином и аспарагинами (N-ацетил-D-глюкозаминиласпарагин) и O-гликозидная связь между N -ацетил-D-галактозамин и серин или треонин основной цепи полипептида белка. Периферические белки и гликопротеины прикреплены к поверхности мембраны за счет слабых ионных взаимодействий или за счет водородных связей с составными частями клеточных мембран.Фибронектин входит в состав периферических мембран. Структура фибронектина характеризуется наличием нескольких отдельных доменов с сайтами связывания для определенных лигандов, таких как гепарансульфат, коллаген и гиалуроновая кислота (10). Многие бактерии способны связываться с мембранно-ассоциированным фибронектином. Клеточная оболочка представляет собой значительный слой углеводсодержащих материалов переменной толщины снаружи, но в тесной связи с плазматической мембраной. У здоровых людей клетки слизистой оболочки дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта и мочевыводящих путей покрыты слоем, богатым высокосиалилированными высокомолекулярными гликопротеинами, известными как муцины.Чтобы бактерия колонизировала ткани, она должна либо связываться с клеточной оболочкой, либо проникать через нее. Поверхность бактериальных клеток. Поверхностный состав бактерий может варьироваться в зависимости от стадии развития бактерий, состава среды и присутствия антимикробных агентов, все из которых могут влиять на адгезин действует прямо или косвенно. В большинстве случаев бактериальные адгезии собираются и должны закрепиться или закрепиться на бактериальной поверхности, прежде чем они смогут участвовать в адгезионных процессах. Есть четыре основных клеточных компартмента, которые служат для закрепления адгезинов на поверхности бактерий.Три компартмента, а именно цитоплазматическая мембрана, пептидогликан и S-слой, обнаруживаются как у грамположительных, так и у грамотрицательных бактерий, а один компартмент, внешняя мембрана, обнаруживается только у грамотрицательных бактерий. Бактерии прикрепляются к мишеням клетки-хозяина посредством адгезинов, которые представляют собой белки, которые распознают определенную углеводную последовательность гликопротеинов, гликолипидов клетки-хозяина или, реже, определенную структуру белка. У грамотрицательных бактерий адгезины часто располагаются на разных типах придатков, выступающих за бактериальную поверхность: фимбриальных, фибриллярных или курчавых (11,12).У грамположительных бактерий адгезины обычно располагаются в клеточной стенке или поверхностном слое, хотя фимбриальные структуры были продемонстрированы на вагинальных лактобациллах (13). Бактерия может нести один или несколько адгезинов. Бактерии включают и выключают синтез фимбрий и адгезинов в зависимости от условий окружающей среды. Этот процесс называется фазовым изменением. В целом, бактериальная адгезия к субстрату включает два типа механизмов: специфические взаимодействия адгезин-рецептор и неспецифические взаимодействия. Специфическая адгезия. Специфическая адгезия была определена Офеком и Дойлом (6) как ассоциация между бактерией и субстратом, которая требует жестких стереохимических ограничений.Для специфической адгезии может потребоваться образование водородной связи, ионно-ионные пары или гидрофобный эффект. В простейшей форме он требует участия двух факторов: рецептора и адгезина.
4 494 Хао и Ли Типичным примером стереоспецифического взаимодействия при адгезии бактерий является взаимодействие лектина (связывающий углеводы лектин адгезин) и углеводов (на поверхности кишечника) (14).Хорошо изученным примером являются фимбрии типа I Escherichia coli, которые распознают D-маннозу как рецепторный сайт на поверхности слизистой оболочки хозяина. Эти адгезин-рецепторные взаимодействия приводят к необратимой адгезии и могут блокироваться специфическими углеводными аналогами рецепторного сайта на поверхности клетки-хозяина (15). Молекулы адгезина могут регулироваться бактериями в различных условиях. Многие бактерии вырабатывают белковые адгезины, специфичность которых ограничивает их выбор эконишей. Избирательная экспрессия специфической адгезии в ответ на данные требования окружающей среды является важным механизмом, который позволяет организму размножаться и выживать (16).Факультативные анаэробы имеют более низкую адгезию к клеткам Caco-2 после инкубации в анаэробных условиях по сравнению с аэробными условиями. Было показано, что в аэробных условиях выражается больше адгезинов, чем в анаэробных (рис. 1). Недавнее исследование показало, что Bacteroides thetaiotaomicron может индуцировать выработку матрилизина в клетках млекопитающих, но это не было обнаружено у стерильных мышей. Матрилизин известен своей функцией в восстановлении эпителия и модификации адгезии (17). Фукоза и манноза как модуляторы адгезии Фукоза подавляла адгезию лактобацилл, но усиливала адгезию других GI-бактерий на клетках Caco-2 (рис.2). Мы также обнаружили, что влияние фукозы на адгезию Lactobacillus casei shirota к Caco-2 происходило из-за уменьшения количества адгезий на бактериальной поверхности, но увеличения сродства адгезии к рецепторам (данные не показаны). , Воздействие фукозы на E. coli было связано с увеличением количества адгезинов на поверхности бактериальных клеток. Более раннее исследование продемонстрировало, что появление B. thetaiotaomicron (18) индуцирует продукцию GDP-L-фукозы хозяина (-D-галактозид 2- -L-фукозилтрансфераза) в подвздошной кишке стерильных мышей.Хотя эффект и роль фукозы в отношении кишечных бактерий не ясны (19), ее влияние на адгезию очевидно. Манноза сильно усиливала (увеличение на 220%) адгезию организмов Bacteroides к клеткам Caco-2 и не влияла на лактобациллы (рис. 3). Исследование предполагает, что свободная фукоза и манноза на поверхности слизистой оболочки кишечника могут служить модуляторами межклеточной коммуникации между бактериями и хозяином для регулирования популяции бактерий на поверхности кишечника.У свободных от микробов мышей предварительное культивирование как E. coli, так и B. fragilis в маннозе изменило их адгезию на поверхности тонкого кишечника, но не на поверхности толстой кишки (Lee et al., Неопубликованные данные). Это наблюдение предполагает, что свойства адгезинов бактериальной поверхности различны, адгезины к поверхностным рецепторам тонкой кишки зависят от маннозы, а адгезины для толстой кишки — от маннозы. Также возможно, что свободная манноза связалась с адгезинами, препятствуя их связыванию с рецепторами на поверхности тонкого кишечника и, таким образом, приводя к более низким концентрациям адгезивных культивированных маннозой E.палочка. Клемм и Шембри (20) классифицируют
5 Микрофлора желудочно-кишечного тракта 495 Рис. 1. Процентное изменение адгезии к клеткам Caco-2 организмов Lactobacillus, E. coli и Salmonella, инкубированных в анаэробных условиях по сравнению с аэробными. TG1, E. coli; E10, S. typhimurium; E12, S. typhimurium; E23, S. bellurup; 11775, E. coli; 13076, S. choleraesuis subsp.холерный энтеритип серотипа; 14028, S. typhimurium; LGG, L. rhamnosus; L. casei, L. casei. Рис. 2. Процент изменения адгезии к клеткам Caco-2 лактобацилл и бактерий GI, культивируемых с фукозой (0,5% масс. / Об.) В среде. ETG1, Escherichia coli; SE10, Salmonella typhimurium; SE12, S. typhimurium; SE23, S. bellurup; EO157, E. coli; E11775, E. coli; S13076, S. choleraesuis subsp. choleraesuis серотипа enteritidis, S14028, S. typhimurium; LGG, L. rhamnosus; L. shi, L. casei; B. fragilis, Bacteroides fragilis.
6 496 Hao and Lee Рис. 3. Процент изменения адгезии к клеткам Caco-2 лактобацилл и GI-бактерий, культивируемых с маннозой (0,5% мас. / Об.). LGG, Lactobacillus rhamnosus; L. shi, L. casei; ETG1, Escherichia coli; SE10, Salmonella typhimurium; SE12, S. typhimurium; SE23, S. bellurup; EO157, E. coli; E11775, E. coli; S13076, S. choleraesuis subsp. холерный энтеритип серотипа; S14028, С.Typhimurium; B. fragilis, Bacteroides fragilis. адгезины E. coli разделены на две группы: маннозочувствительные (в которых участвует FimH фимбрий 1-го типа) и маннозоустойчивые. Наше исследование показало, что чувствительность адгезии к маннозе зависит от участка желудочно-кишечного тракта. Неспецифическая адгезия. Связь между бактерией и субстратом, в которой задействованы одни и те же силы, не требует точного стереохимического соответствия. Неспецифическое взаимодействие в основном включает физико-химические силы, то есть ван-дер-ваальсовы и электростатические силы, водородные связи и гидрофобные связи.4. Модели in vitro для изучения адгезии. Адгезию трудно изучать in vivo, поэтому было разработано множество методов in vitro. Линии кишечных клеток человека. Культивированные клеточные линии кишечного происхождения человека обычно используются для изучения бактериальной адгезии, поскольку клеточные линии имитируют эпителий кишечника. Caco-2 и HT-29 — наиболее часто используемые клеточные линии; они известны своей типичной дифференцировкой энтероцитов. Хотя клеточные линии происходят из толстой кишки, клетки способны дифференцироваться в энтероциты (21).Дифференцировка и поляризация клеток Caco-2 происходит спонтанно, без необходимости в индукторах, но дифференцировка линии клеток HT-29 происходит только путем замены глюкозы в среде галактозой (21). Другим хорошим выбором линии клеток кишечника человека является HT-29-MTX, стабильный
7 Микрофлора желудочно-кишечного тракта 497 секретирующая слизь субпопуляция клеток HT-29, созданная путем адаптации клеточной линии к метотрексату (22).Время дифференцировки этой клеточной линии намного больше, 30 дней. Эти ценные инструменты имеют общие морфологические и физиологические характеристики нормальных энтероцитов и позволяют проводить исследования адгезии энтеропатогенов. Слизь кишечника человека У здоровых людей поверхность эпителия кишечника покрыта слоем слизи, состоящей в основном из муцина (гликопротеина слизи). Гликопротеины слизи синтезируются и секретируются слюнными железами, пищеводом, желудком, тонкой и толстой кишкой, желчным пузырем и протоками поджелудочной железы.Муцины состоят из мономеров гликопротеинов, связанных дисульфидными мостиками. Таким образом, муцины характеризуются своей высокой молекулярной массой и состоят из ряда боковых углеводных цепей, состоящих из N-ацетилгалактозамина, N-ацетилглюкозамина, галактозы, фукозы и сиаловой кислоты, прикрепленных к ядру белка (23). Присутствие сиаловых кислот и сложных эфиров сульфатов делает слизь более вязкой и менее уязвимой для бактериальной атаки. Существует центральная область, содержащая N-ацетилгалактозамин, связывающий боковую цепь олигосахарида с ядром белка; область основной цепи, часто разветвленная, из повторяющихся D-галактозы и N-ацетилглюкозамина; и периферическая область на невосстанавливающем конце, где концевой сахар отвечает за антигенность муцина (24).Отношение составляющих муцин белка к углеводам составляет примерно 1: 4 по массе. Вудс и соавторы (25) обнаружили, что пили опосредуют прикрепление Pseudomanas aeruginosae к буккальным эпителиальным клеткам. Пили имеют белковые субъединицы с характерным остатком N-метилфенилаланина (NMetPhe), которые являются общими для Vibrio cholera, Neisseria gonorrhea и B. nodosus. Те же авторы предположили, что белки наружных менбран и жгутики объясняют не-опосредованную пилусами адгезию, хотя специфические рецепторы не определены.Используя муцин в качестве модели in vitro, He и соавторы (26) сообщили, что адгезивные свойства бифидобактерий на слизистых оболочках уменьшаются с возрастом хозяина, и было высказано предположение, что снижение адгезивной способности вызывает низкие уровни бифидобактерий, обнаруживаемые у стареющих людей. Более раннее исследование показало, что бактерии младенческого типа лучше прилипают к муцину взрослого человека, чем к муцину младенца, и что бактерии взрослого типа лучше прикрепляются к муцину младенца, чем к муцину взрослого человека. Это открытие предполагает, что существует множество других факторов, таких как иммунитет, которые контролируют кишечную флору (27).Иммобилизованные гликопротеины кишечной слизи человека используются в качестве субстратов для прилипания лактобацилл и патогенов ЖКТ (28). И гликопротеины слизи, выделенные из фекалий, и гликопротеины илеостомы от пациентов с илеостомой, использовались в качестве модели для кишечной слизи и типичной слизи тонкого кишечника, соответственно (29,30). 5. Модель in vivo для изучения бактериального взаимодействия. Наиболее широко используемыми моделями являются мыши без микробов и мыши, леченные антибиотиками. Хотя виды бактерий в желудочно-кишечном тракте человека отличаются от таковых у мышей, вполне вероятно, что принципы, вовлеченные в бактериальную конкуренцию в кишечнике мыши, применимы и к взаимодействиям в кишечнике человека.Freter et al. (31) установили кон-
8 498 Хао и Ли, культура с постоянным потоком (CF), то есть прививка флоры мышей в культуру CF в анаэробной камере и поддержание всей экосистемы культуры в равновесии в течение месяцев. Культура CF состояла из анаэробных видов примерно в тех же пропорциях, что и у обычных мышей. Модель культуры CF была использована для исследования механизмов взаимодействия между Clostridium difficile и флорой толстой кишки (32).Подобные модели использовались для изучения флоры человека (33). Minekus et al. (34) создали систему с компьютерным управлением для моделирования условий в толстой кишке. Эта система показала стабильную популяцию микрофлоры после инокуляции образцами фекалий человека, но она не могла имитировать колонизацию в кишечнике. 6. Взаимодействие между желудочно-кишечным трактом и лактобациллами Исследования in vitro показали, что лактобациллы способны конкурировать со многими патогенными бактериями за адгезию. (Рис. 4). Кроме того, лактобациллы продуцируют антагонистические вещества, включая органические кислоты, такие как молочная кислота, низкомолекулярные антимикробные вещества, такие как реутерин, и высокомолекулярные бактериоцины.Все эти вещества способны подавлять рост и препятствовать адгезии патогенных штаммов бактерий. Была задокументирована антимикробная активность в отношении адгезии Salmonella enterica serovar typhimurium (S. typhimurium) и инвазии линии клеток Caco-2 штаммами Lactobacillus GG, L. acidophilus LB и L. acidophilus LA1 (35). Heinemann с соавторами (36) отметили, что поверхностно-связывающий белок из L. fermentum RC-14 ингибировал адгезию Enterococcus faecalis. Интересно, что Мак и соавторы (37) обнаружили, что способность L.plantarum 299v для подавления адгезии патогенной E. coli к клеткам HT-29 опосредовано их способностью увеличивать экспрессию кишечных муцинов MUC2 и MUC3. Помимо упомянутой выше активности по ингибированию адгезии, также было обнаружено, что цельные клетки Lactobacillus и фрагменты клеточной стенки способны конкурентно исключать патогены (38). Кроме того, Coconnier et al. (39) сообщили, что L. acidophilus может предотвращать стерическими препятствиями прикрепление энтерогенных E. coli к энтероцитоподобным клеткам Caco-2.Было высказано предположение, что сильная антиадгезионная активность L. crispatus JCM 8779 против E. faecalis, по-видимому, является комбинированным эффектом как бактерицидной активности, так и конкуренции за сайт прикрепления. Osset et al. (40) показали, что штаммы Lactobacillus (особенно группы гемагглютинации III) способны блокировать (путем исключения, конкуренции и замещения) присоединение уропатогенов, хотя это было штамм-зависимым, что указывает на то, что и лактобациллы, и уропатогены конкурируют за рецепторы на вагинальных эпителиальных клетках.Используя муцины, экстрагированные из человеческих фекалий, в качестве модели кишечной слизи, адгезия S. typhimurium значительно ингибировалась L. johnsonii LJ1 и L. casei shirota (41). Было продемонстрировано, что лактобациллы обладают поверхностными адгезинами, аналогичными адгезинам бактериальных патогенов, и, таким образом, конкурируют за специфические рецепторы на поверхности слизистой оболочки. Например, Neeser et al. (42) сообщили, что L. johnsonii La1 разделяет специфичность связывания углеводов с некоторыми энтеропатогенными бактериями, а Mukai et al.(43) предположили, что штаммы L. reuteri обладают одинаковой гликолипидной специфичностью с Helicobacter pylori. Эти данные подтверждают, что сами бактерии потенциально могут блокировать адгезию патогенов к поверхности слизистой оболочки кишечника.
9 Микрофлора желудочно-кишечного тракта 499 Рис. 4. Конкуренция за адгезию между Lactobacillus rhamnosus GG и бактериями GI на клетках Caco-2.ETG1, Escherichia coli; SE10, Salmonella typhimurium; SE12, S. typhimurium; SE23, S. bellurup; EO157, E. coli; E11775, E. coli; S13076, S. choleraesuis subsp. холерный энтеритип серотипа; S14028, S. typhimurium. Было показано, что лактобациллы ингибируют рост рака мочевого пузыря in vivo (44) и предотвращают рецидив поверхностного рака мочевого пузыря у человека (45). В недавних исследованиях было показано, что лактобациллы индуцируют выработку интерлейкина-6 (IL-6), фактора, стимулирующего колонии гранулолитных макрофагов, и IL-8, которые являются цитокинами, которые опосредуют мощные иммунные ответы (46).Наше исследование показывает, что L. casei shirota может помочь в восстановлении общей популяции микробов у мышей, получавших ампициллин. Общая популяция в двенадцатиперстной и подвздошной кишках неуклонно увеличивается через 1 день после введения L. casei shirota. Однако патоген E. coli O157 этим свойством не обладал. Ссылки 1. Сэвидж, Д. С. (1977) Взаимодействие между хозяином и его микробами. В: Микробная экология кишечника (Кларк, Р. Т. Дж. И Баучоп, Т., ред.). Academic, Сан-Диего, стр. Trenschel, R., Peceny, R., Runde, V., et al. (2000) Грибковая колонизация и инвазивные грибковые инфекции после аллогенной BMT с использованием метронидазола, ципрофлоксацина и флуконазола или ципрофлоксацина и флуконазола для деконтаминации кишечника. Пересадка костного мозга 26, Таннок, Г. В. (1983) Влияние диетического и экологического стресса на микробиоту желудочно-кишечного тракта. В: Микрофлора кишечника человека в здоровье и болезнях (Hentges, D. J., ed.). Academic, London, p. Brassart, D. и Schiffrin, E. J. (1997) Использование пробиотиков для усиления защитных механизмов слизистой оболочки.Trends Food Sci. Technol. 8, Горбач, С. Л., Гольдин, Б. Р. (1990) Микрофлора кишечника и связь рака толстой кишки. Rev. Infect. Дис. 12 (приложение 2), S252 S Ofek, I. and Doyle, R.J. (1994) Принципы бактериальной адгезии. В: Бактериальная адгезия к клеткам и тканям (Офек И. и Дойл Р. Дж., Ред.). Chapman & Hall, New York, pp
10 500 Хао и Ли 7.7 Mouricout, M., Petit, J. M., Carias, J. R., and Julien, R. (1990) Гликопротеиновые гликаны, которые ингибируют адгезию Escherichia coli, опосредованную фимбриями K99: лечение экспериментального колибактериоза. Infect. Имун. 58, Ли, Ю. К. и Пуонг, К. Ю. (2002) Конкуренция за адгезию между пробиотиками и патогенами желудочно-кишечного тракта человека в присутствии углеводов. Br. J. Nutr. 88, S1 S8. 9. Шэрон, Н. и Лис, Х. (1981) Гликопротеины: бурное развитие исследований широко распространенных соединений, которые давно игнорируются. ХимреагентЭнгр. News 59, Хайнс, Р. О. и Ямада, К. М. (1982) Фибронектины: многофункциональные молекулярные гликопротеины. J. Cell Biol. 95, Klemm, P. (1985) Фимбриальная адгезия Escherichia coli. Rev. Infect. Дис. 7, Hulgren, S.J., Abraham, S., Caparon, M., Falk, P., St. Geme, J. W., and Normark, S. (1993) Пилюсовая и непилусная бактериальная адгезия: сборка и функция в распознавании клеток. Cell 73, McGroarty, J. P. (1994) Придатки лактобацилл на клеточной поверхности. FEMS Microbiol. Lett. 124, Ямамото, К., Мива, Т., Taniguchi, H., et al. (1996) Специфичность связывания Lactobacillus с гликолипидами. Biochem. Biophys. Местожительство Commun. 228, Neeser, J. R., Granato, D., Rouvet, M., Servin, A., Teneberg, S., and Karlsson, K. A. (2000) Lactobacillus johnsonii La1 имеет ту же специфичность связывания углеводов, что и некоторые энтеропатогенные бактерии. Glycobiology 10, Prince, A. (1996) Pseudomonas aeruginosa: универсальные механизмы прикрепления. В: Бактериальная адгезия (Флетчер, М., ред.). Wiley-Liss, Нью-Йорк, стр. Лопес-Боадо, Ю.С., Wilson, C. L., Hooper, L. V., Gordon, J. I., and Hultgren, S. J. (2000). Бактериальное воздействие индуцирует и активирует матрилизин в эпителиальных клетках слизистой оболочки. J. Cell Biol. 148, Брай, Л., Фальк, П. Г., Мидтведт, Т., и Гордон, Дж. И. (1996) Модель взаимодействия между хозяином и микробом в открытой экосистеме млекопитающих. Science 273, Хупер, Л. В. и Гордон, Дж. И. (2001) Комменсальные отношения между хозяином и бактериями в кишечнике. Science 292, Клемм П. и Шембри М.А. (2000). Бактериальные спайки: функция и структура.Int. J. Med. Microbiol. 290, Пинто, М., Робин-Леон, С., Аппей, М. Д. и др. (1983) Энтероцитоподобная дифференцировка и поляризация линии клеток карциномы толстой кишки Сасо-2 человека в культуре. Biol. Cell 47, Lesuffleur, T., Barbat, A., Dussaulx, E. и Zweibaum, A. (1990) Ростовая адаптация к метотрексату клеток карциномы толстой кишки человека HT-29 связана с их способностью дифференцироваться в столбчатые абсорбирующие и слизистые оболочки. секретирующие клетки. Cancer Res. 50, Джанет Ф. Ф. и Гордон Г. Ф. (1987) Желудочно-кишечная слизь.В: Физиология желудочно-кишечного тракта (Джонсон, Л. Р., ред.). Рэйвен, Нью-Йорк, стр. Мантл, М. (1996). Антиадгезивная роль кишечной слизи: механизмы и физиопатология. Mucus Dialogue On-line 2, Woods, D.E., Straus, D.C., Johanson, W.G., Berry, V.K., и Bass, J.A. (1980): Роль пилей в прикреплении Pseudomonas aeruginosa к буккальным эпителиальным клеткам млекопитающих. Infect. Имун. 29, He, F., Ouwehand, A.C., Isolauri, E., et al. (2001) Различия в составе и адгезии к слизистой оболочке бифидобактерий, выделенных у здоровых взрослых и здоровых пожилых людей.Тек. Microbiol. 43,
11 Микрофлора желудочно-кишечного тракта Matsumoto, M., Tani, H., Ono, H., Ohishi, H., and Benno, Y. (2002) Адгезионные свойства Bifidobacterium lactis LYM 512 и преобладающих бактерий кишечной микрофлоры для человека кишечный муцин. Тек. Microbiol. 44, Ouwehand, A.C., Tuomola, E.M., Lee, Y.K., и Salminen, S. (2001) Микробные взаимодействия с моделями слизистой оболочки кишечника.Методы Энзимол. 337, Ouwehand, A.C., Conway, P.L. и Salminen, S.J. (1995) Ингибирование адгезии, опосредованной S-фибриами, к гликопротеинам илеостомы человека с помощью белка, выделенного из бычьего молозива. Infect. Имун. 63, Apostolou, E., Pelto, L., Kirjavainen, PV, Isolauri E., Salminen, SJ, and Gibson, GR (2001) Различия в бактериальной флоре кишечника здоровых и гиперчувствительных к молоку взрослых, измеренные по флуоресценции гибридизация на месте. ФЭМС Иммунол. Med. Microbiol. 30, Фретер, Р., Штауфер, Э.и Клевен Д. (1983). Непрерывные культуры как модели in vitro экологии флоры толстого кишечника. Заражение иммунной. 36, Уилсон, К. Х. и Перини, Ф. (1988) Роль конкуренции за питательные вещества в подавлении Clostridum difficile микрофлорой толстой кишки. Заражение иммунной. 56, Миллер Т. Л. и Волин М. Дж. (1981) Ферментация микробным сообществом толстой кишки человека в полунепрерывной системе культивирования. Appl. Environ. Microbiol. 42, Минекус, М., Смитс-Петерс, М., Бернакьер, А. и др.(1999) Система с компьютерным управлением для моделирования условий толстой кишки с перистальтическим перемешиванием, абсорбцией воды и адсорбцией продуктов ферментации. Appl. Microbiol. Biotechnol. 53, Коконье, М. Х., Льевен, В., Лоррот, М., и Сервин, А. Л. (2000) Антагонистическая активность Lactobacillus acidophilus LB против внутриклеточного Salmonella enterica serovar typhimurium, инфицирующего человеческие энтероцитоподобные клетки Caco-2 / TC-7. Appl. Environ. Microbiol. 66, Heinemann, C., van Hylckama Vlieg, J. E.T., Janssen, D. B., Busscher, H.J., van der Mei, H.C. и Reid, G. (2000) Очистка и характеристика поверхностно-связывающего белка из Lactobacillus fermentum RC-14, который ингибирует адгезию Enterococcus faecalis FEMS Microbiol. Lett. 190, Mack, D. R., Michail, S., Wei, S., McDougall, L., and Hollingsworth, M. A. (1999) Пробиотики ингибируют адгезию энтеропатогенной E. coli in vitro, индуцируя экспрессию гена муцина кишечника. Am. J. Physiol. 276, G941 Г. Чан, Р. К. Й., Рид, Г., Ирвин, Р.Т., Брюс, А. В., и Костертон, Дж. В. (1985). Конкурентное исключение уропатогенов из уроэпителиальных клеток человека целыми клетками и фрагментами клеточной стенки Lactobacillus. Infect. Имун. 47, Coconnier, M.-H., Bernet, M.-F., Kerneis, S., Chauviere, G., Fourniat, J., and Servin, AL (1993) Ингибирование адгезии энтероинвазивных патогенов к кишечным Caco человека -2 клетки штаммом Lactobacillus acidophilus LB снижает бактериальную инвазию. FEMS Microbiol. Lett. 110, Оссет, Дж., Бартоломе, Р. М., Гарсия, Э., and Andreu, A. (2001) Оценка способности Lactobacillus подавлять рост уропатогенов и блокировать их адгезию к вагинальным эпителиальным клеткам. J. Infect. Дис. 183, Tuomola, E.M., Ouwehand, A.C, и Salminen, S.J. (1999) Влияние пробиотических бактерий на адгезию патогенов к кишечной слизи человека. ФЭМС Иммунол. Med. Microbiol. 26, Neeser, J. R., Granato, D., Rouvet, M., Servin, A., Teneberg, S., and Karlsson, K. A. (2000) Lactobacillus johnsonii La1 имеет ту же специфичность связывания углеводов, что и некоторые энтеропатогенные бактерии.Гликобиология 10,
12 502 Хао и Ли 43. Мукаи, Т., Асасака, Т., Сато, Э., Мори, К., Мацумото, М., и Охори, Х. (2002) Ингибирование связывания Helicobacter pylori с гликолипидом рецепторы пробиотика Lactobacillus reuteri. ФЭМС Иммунол. Med. Microbiol. 32, Лим Б.К., Махендран Р. и Ли Ю.К. (2002) Химиопрофилактический эффект Lactobacillus rhamnosus на рост подкожно имплантированной линии клеток рака мочевого пузыря у мыши.Япон. J. Cancer Res. 93, Aso, Y., Akaza, H., and Kotake, T. (1995) Профилактическое действие препарата Lactobacillus casei на рецидив поверхностного рака мочевого пузыря в двойном слепом клиническом исследовании. Евро. Urol. 27, Йонг, Дж. Й., Махендран, Р., Ли, Ю. К. и Бэй Б. Х. Lactobacillus spp. усиливают продукцию GM-CSF и IL-8 в злокачественных уротелиальных клетках. Отправлено.
,Значение микрофлоры желудочно-кишечного тракта — Большая химическая энциклопедия
Микрофлора желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) играет важную роль в состоянии здоровья людей и животных. Желудочно-кишечный тракт представляет собой гораздо большую площадь контакта с окружающей средой по сравнению с 2 м2 поверхности кожи нашего тела (van Dijk 1997). Поверхность слизистой оболочки тонкого кишечника увеличивается за счет образования складок, ворсинок кишечника и образования микроворсинок в просветной мембране, резорбирующей энтероциты.Полученная поверхность системы ЖКТ составляет 150-200 м2, поэтому она обеспечивает достаточно места для взаимодействий, связанных с пищеварением, и для прилипания к стенке слизистой оболочки. [Стр.78]Основная судьба пищевых волокон — пищеварение и катаболизм кишечной микрофлорой с образованием короткоцепочечных жирных кислот и углекислого газа. Основные продукты этого микробного метаболизма — уксусная, пропионовая и масляная кислоты — являются важными источниками энергии для жвачных животных (овец, коров). Пищевые волокна задерживаются в камере их желудочно-кишечного тракта, называемой рубцом, где они превращаются микрофлорой кишечника в жирные кислоты с короткой цепью.Производимые жирные кислоты могут обеспечивать 35-75% потребности жвачных животных в энергии. [Стр.143]
Ферменты, ответственные за восстановление, могут находиться как во фракции микросом, так и во фракции растворимых клеток. Редуктазы микрофлоры, присутствующей в желудочно-кишечном тракте, также могут играть важную роль в снижении уровня ксенобиотиков. Существует ряд различных редуктаз, которые могут катализировать восстановление азо- и нитросоединений. Таким образом, в микросомальной фракции цитохромы Р-450 и, возможно, флавопротеин способны проявлять активность редуктазы.НАДФН необходим, но реакция тормозится кислородом. Сам по себе FAD может также катализировать восстановление, действуя как донор электронов. [Стр.180]
Способность пробиотического штамма сохраняться в кишечнике была идентифицирована как одно важное предварительное условие эффективности пробиотика. Действительно, ряд пробиотических продуктов утверждает, что их штаммы колонизируют желудочно-кишечный тракт человека. Однако более вероятно, что после прекращения кормления пробиотиками подавляющее большинство штаммов пробиотиков не поддаются обнаружению.Это неожиданно, поскольку микрофлора кишечника человека обеспечивает надежный барьер для появления экзогенных микроорганизмов. [Pg.179]
Робертон, А.М., и Корфилд, А.П. Разложение муцина и его значение при воспалительных состояниях желудочно-кишечного тракта. В «Медицинское значение нормальной микрофлоры» (Tannock, GW, ed.) (1998) Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Boston, London, pp. [Pg.1360]
Кишечная микрофлора является важным компонентом физиологии человека, поскольку действует как барьер против заселения желудочно-кишечного тракта патогенными бактериями.Они также играют важную роль в переваривании пищи и метаболизме ксенобиотиков. [Pg.100]
Бактерии в желудочно-кишечном тракте выполняют широкий спектр биохимических реакций (77). Поскольку нижняя часть желудочно-кишечного тракта анаэробна, биохимические реакции, осуществляемые микрофлорой кишечника, обычно носят восстановительный и гидролитический характер. Метаболизм нитро-ПАУ кишечной микрофлорой был продемонстрирован как in vitro, так и in vivo (Таблица 1,2). Хорошо известно, что нитроредуктазы микрофлоры кишечника ответственны за метаболизм и биоактивацию нитро-ПАУ.Однако следует отметить, что микрофлора кишечника неотделима от метаболических процессов хозяина, и что синергетические метаболические взаимодействия между ферментами слизистой оболочки кишечника, ткани печени и микрофлорой важны для метаболической активации нитро-ПАУ. Эль-Баюми и др. (25) и Kinouchi et al. (45) продемонстрировали, что преобладающие метаболиты, образованные из стерильных животных, обработанных 1-нитропиреном (кишечная микрофлора отсутствовала), были производными с гидроксилированным кольцом первичного кольца… [Стр.101]
,
ToxTutor — Желудочно-кишечный тракт
Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) можно рассматривать как трубку, проходящую через тело (рис. 1). Его содержимое считается внешним по отношению к телу до тех пор, пока оно не впитается. Слюнные железы, печень и поджелудочная железа считаются добавочными железами желудочно-кишечного тракта, поскольку они имеют протоки, входящие в желудочно-кишечный тракт и выделяющие ферменты и другие вещества. Чтобы инородные вещества попали в организм, они должны пройти через слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта, пересекая несколько мембран, прежде чем попасть в кровоток.
Вещества должны абсорбироваться из желудочно-кишечного тракта, чтобы оказывать токсическое действие на все тело, хотя прямое воздействие токсичных веществ может привести к местному поражению желудочно-кишечного тракта. Всасывание может происходить в любом месте желудочно-кишечного тракта. Однако степень всасывания зависит от участка.
Три основных фактора влияют на всасывание в различных участках желудочно-кишечного тракта:
- Тип ячеек на конкретном сайте.
- Период времени, в течение которого вещество остается на месте.
- pH содержимого желудка или кишечника на месте.
Рисунок 1. Анатомия желудочно-кишечного тракта
(Источник изображения: адаптировано из iStock Photos, ©)
Рот и пищевод
В нормальных условиях ксенобиотики плохо всасываются в полости рта и пищевода , главным образом из-за очень короткого времени, в течение которого вещество находится в этих частях желудочно-кишечного тракта.Есть несколько заметных исключений. Например:
- Никотин легко проникает через слизистую оболочку рта.
- Нитроглицерин вводится под язык (сублингвально) для немедленного всасывания и лечения сердечных заболеваний.
Слизистая оболочка под языком под языком и в некоторых областях рта тонкая и сильно васкуляризована, что позволяет некоторым веществам быстро всасываться.
Желудок
Желудок с его высокой кислотностью (pH 1-3) является важным местом абсорбции слабых органических кислот, которые существуют в диффундирующей, неионизированной и растворимой в жирах форме.Напротив, слабые основания будут сильно ионизированы и, следовательно, плохо абсорбированы. Кислый желудок может химически расщеплять некоторые вещества. По этой причине эти вещества необходимо вводить в желатиновых капсулах или таблетках, покрытых оболочкой, которые могут пройти через желудок в кишечник, прежде чем они растворятся и высвободят свое содержимое.
Еще одним определяющим фактором, влияющим на количество вещества, которое будет всасываться в желудке, является наличие пищи в желудке. Пища, принимаемая одновременно с ксенобиотиком, может привести к значительному различию в абсорбции ксенобиотика.
Кишечник
Наибольшее всасывание химических веществ, как и питательных веществ, происходит в кишечнике , особенно в тонком кишечнике. Кишечник имеет большую площадь поверхности, состоящую из выступов тонкой (толщиной в одну клетку) слизистой оболочки наружу в просвет кишечника (ворсинки) (рис. 2). Эта большая площадь поверхности способствует диффузии веществ через клеточные мембраны слизистой оболочки кишечника.
Поскольку pH близок к нейтральному (pH 5-8), как слабые основания, так и слабые кислоты неионизируются и обычно легко абсорбируются путем пассивной диффузии.Жирорастворимые маленькие молекулы эффективно попадают в организм из кишечника путем пассивной диффузии.
Рис. 2. Анатомия структур тонкой кишки, используемых для абсорбции
(Источник изображения: адаптировано из iStock Photos, ©)
В дополнение к пассивной диффузии, облегченные и активные транспортные механизмы перемещают определенные вещества через клетки кишечника в организм, включая необходимые питательные вещества, такие как глюкоза, аминокислоты и кальций. Эти механизмы также переносят сильные кислоты, сильные основания, большие молекулы и металлы, включая некоторые важные токсины.
- Например, свинец, таллий и паракват (гербицид) — это токсины, которые активные транспортные системы перемещают через стенку кишечника.
Медленное движение проглоченных веществ через кишечник может влиять на их всасывание. Этот медленный проход увеличивает время, в течение которого соединение доступно для абсорбции через барьер кишечной мембраны.
Микрофлора кишечника и ферменты желудочно-кишечного тракта могут влиять на токсичность проглоченных веществ.Некоторые проглоченные вещества могут плохо всасываться, но они могут подвергаться биотрансформации в желудочно-кишечном тракте. В некоторых случаях их продукты биотрансформации могут абсорбироваться и быть более токсичными, чем проглоченное вещество.
- Важным примером является образование канцерогенных нитрозаминов из неканцерогенных аминов кишечной флорой.
Толстая и прямая кишка
Очень незначительное всасывание происходит в ободочной кишке и прямой кишке .Как правило, если ксенобиотик не абсорбируется после прохождения через желудок или тонкий кишечник, дальнейшее всасывание будет очень незначительным. Однако есть некоторые исключения, поскольку некоторые лекарства можно вводить в виде ректальных суппозиториев со значительной абсорбцией.
- Примером является анусол (препарат гидрокортизона), используемый для лечения местного воспаления, который частично абсорбируется (около 25%).
Проверка знаний
Наиболее важным фактором, определяющим, будет ли вещество всасываться в желудке, является:
Основные пути абсорбции агентов окружающей среды:
Правильно! Агенты окружающей среды могут быть обнаружены в зараженных продуктах питания, воде или воздухе.Как таковые, они могут попадать внутрь, вдыхать или находиться на коже.
Неверно! Агенты окружающей среды могут быть обнаружены в зараженных продуктах питания, воде или воздухе. Как таковые, они могут попадать внутрь, вдыхать или находиться на коже.
Желудочно-кишечный тракт, дыхательные пути и кожа
Воздействие на конъюнктиву и кожные раны
Участок желудочно-кишечного тракта, где происходит наибольшая абсорбция:
Правильно! Наибольшее всасывание происходит в кишечнике.Это связано с нейтральным pH и большой тонкой поверхностью, которая обеспечивает легкое проникновение за счет пассивной диффузии. Слабые основания, слабые кислоты, жирорастворимые вещества и небольшие молекулы эффективно попадают в организм из кишечника. Кроме того, существуют особые опосредованные носителями и активные транспортные системы.
Неверно! Наибольшее всасывание происходит в кишечнике. Это связано с нейтральным pH и большой тонкой поверхностью, которая обеспечивает легкое проникновение за счет пассивной диффузии.Слабые основания, слабые кислоты, жирорастворимые вещества и небольшие молекулы эффективно попадают в организм из кишечника. Кроме того, существуют особые опосредованные носителями и активные транспортные системы.
желудок
Тонкий кишечник
Толстая и прямая кишка
,