Практические подходы к оптимизации микробной экологии пищеварительного тракта у детей

В настоящей обзорной статье представлены сведения о клинических исследованиях по изучению нормальной микробиоты кишечника, ее становлении и позитивных функциях. Акцентируется внимание на контролирующей роли муцинового слоя. Обсуждаются вопросы способности пробиотиков оказывать протективное действие на кишечный барьер, антагонистическое – на условно-патогенные микроорганизмы и стимулирующее – на иммунитет. Рассматриваются наиболее изученные с точки зрения доказательной медицины производственные виды и штаммы, входящие в состав пробиотических препаратов.

Правомерно утверждать, что одним из определяющих факторов стабилизации кишечного гомеостаза является экологическая система тонкой и толстой кишки, которая включает достаточно сложно организованные микробные сообщества [1–6]. За последнее время широкое применение высокопроизводительных методов молекулярной микробиологии способствовали расширению наших знаний не только о качественном и количественном микробиоценозе кишечника, но и о системе его регуляции [3, 5–8].

В литературе эта система отмечена как принципиально новое направление и представлена двумя подсистемами: Quorum sensing, включающей сведения о внутрипопуляционных, межштаммовых, межвидовых взаимосвязях бактерий, их социального поведения, и Cross-talk – обмен информацией между микроорганизмами и клетками хозяина [7–9]. Материальными носителями сигнальной регуляторной системы считаются пептиды, аминокислоты, короткоцепочечные жирные кислоты, растительные, животные, микробные и другие лектины [3, 8–12]. Специфические сигнальные молекулы называются аутоиндукторами, а их роль подвергается дальнейшему анализу в научных исследованиях [10–14].

Первоначально заселившиеся бактерии, образовав мукозоассоциированные сообщества, располагаются в пристеночном слое слизи, ячейках гликокаликса, на базолатеральной поверхности энтеро- или колоноцитов и называются организационной (мукозной) структурой фекальной микробиоты. Последние сведения позволяют позиционировать мукозную флору как новый предиктор развития биопленок, покрывающих слизистую оболочку кишечника [15–17]. Несмотря на то что биопленки – это микроскопические структуры с толщиной от долей до десятков микрон, число колоний микрофлоры в них может достигать нескольких сот и даже тысяч, причем их толерантность к иммунной системе хозяина, антимикробным агентам и стрессам окружающей среды в десятки и сотни раз выше по сравнению с неиммобилизованными клетками. В настоящее время исследователи изучают тонкости механизма формирования биопленок. Существуют объективные доказательства того, что на первом этапе этого процесса происходит адгезия бактерий на клетках-мишенях. Механизмы адгезии включают как неспецифические, так и специфические взаимосвязи с участием специальных молекул - адгезинов [18, 19]. Для установления адгезивного контакта бактериальная клетка и клетка-мишень должны преодолеть электростатическое отталкивание, т.к. их поверхностные молекулы в физиологической ситуации несут отрицательный заряд. Однако наиболее важную роль играют взаимодействия между адгезинами и рецепторами. Чем более специфичны и прочны лиганд-рецепторные связи микрофлоры, тем труднее экзогенным бактериям имплантироваться в различных биотопах. Элементами, ответственными за специфическую адгезию, являются поверхностные структуры бактерий, содержащих гликолипиды, лектины, комплементарные соответствующим рецепторам слизи и мембран эпителиальных клеток. Своеобразие этих рецепторов детерминируется генетически у каждого индивидуума [18].

На втором этапе при устойчивой контаминации бактерии начинают образовывать экзополисахаридный окружающий матрикс (EPS – extracellular polymeric substance), состав которой варьируется в соответствии с тем, какие именно микроорганизмы в нем присутствуют, при этом доминируют полисахариды, белки, гликолипиды и бактериальная ДНК. Недавние исследования показали, что специфические характеристики EPS-биопленок, присущие одному виду бактерий, могут играть значительную роль в способности других видов фиксироваться и прикрепляться к уже существующей биопленке. Другое редчайшее качество полимикробных биопленок – наличие коллективного защитного эффекта. В качестве примера можно привести химическое явление, которое было обнаружено у антибиотикорезистентных бактерий. Они синтезируют и выпускают в окружающую среду небольшие охранные молекулы-энзимы или антибиотик-связывающие протеины, которые поглощаются соседними антибиотикочувствительными бактериями. Кроме того, имеются указания на то, что путем генетического обмена происходит формирование патогенных клонов со структурной модификацией бактериальной ДНК и вирулентными свойствами. Другими словами, изначально чувствительный к антибиотикам штамм может приобретать резистентные гены, что осложнит проведение любой антимикробной терапии и будет чревато негативными последствиями в длительной перспективе [19–22].

К основным факторам, контролирующим кишечную микрофлору, относится слизь [23–26]. Ультраструктура слизи представлена мукогликопротеиновыми полимерами, секретируемыми бокаловидными клетками эпителия. Состав и свойства слизи изменяются в зависимости от участка желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и находятся под контролем по крайней мере девяти генов (MUC 1, 2, 3, 4, 5ас, 5в, 6, 7, 8). Благодаря использованию лектиновых зондов ученые смогли выяснить структуру муцинов, оптимальную его концентрацию в слизистом слое различных участков ЖКТ. Было доказано, что слизь накапливает антимикробные вещества: иммуноглобулин А (IgA), лактоферрин, лактопероксидазу, лизоцим, а та...

Н.И. Урсова