Метаболизм липидов, микробиоценоз кишечника и эндотоксинемия у пожилых больных после гемиколэктомии Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

УДК 616.34-007.23:612.67

МЕТАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ, МИКРОБИОЦЕНОЗ КИШЕЧНИКА И ЭНДОТОКСИНЕМИЯ У ПОЖИЛЫХ БОЛЬНЫХ ПОСЛЕ ГЕМИКОЛЭКТОМИИ

Л.Б. Лазебник, И.А. Ли1, В.Н. Дроздов, С.Ю. Сильвестрова, Г.Г. Варванина

ЦНИИ гастроэнтерологии, Москва

Метаболическая активность микрофлоры толстой кишки по концентрации короткоцепочечных жирных кислот в фекалиях пожилых в отдаленный период после гемиколэктомии отражает нарушение микробиоценоза толстой кишки различной степени. После левосторонней гемиколэктомии отмечаются более выраженные изменения дисбиоза: в липидном спектре крови достоверно повышается уровень общего холестерина, липопротеидов низкой плотности и триглицеридов по сравнению с таковыми после правосторонней гемиколэктомии, при коей достоверно повышается уровень антиатерогенных липопротеидов высокой плотности. Правосторонняя гемиколэктомия является прогностически более благоприятной и способствует положительным изменениям в обмене липи-дов. Нарушение микробиоценоза кишечника приводит к эндотокси-немии, что оказывает токсическое действие на функцию печени и вследствие этого отражается на метаболизме липидов.

Ключевые слова: пожилой больной, гемиколэктомия, дисбиоз кишечника, эндотоксинемия, метаболизм липидов Key words: aged, hemicolectomia, disbiosis of intestinal, metabolizme of lipide

В процессе старения в органах пищеварения появляются морфологические и функциональные изменения: развиваются атрофические изменения эпителия, снижается кислотность желудочного сока, количество слюны, секрета слизистой оболочки пищевода, нарушается желудочная

1 Ли Ирина Алексеевна, канд. мед. наук, научный сотрудник отд. патологии кишечника ЦНИИ гастроэнтерологии. Тел.: (495) 304-74-23. E-mail: [email protected].

и кишечная секреция и моторная функции этих органов. Кроме того, длительный прием лекарственных препаратов, нарушения иммунного статуса, алиментарные нарушения (однообразное питание, употребление в пищу преимущественно углеводов или белков), хронические болезни желудочно-кишечного тракта, психические и физические стрессы, гиподинамия, лучевая терапия и другие неблагоприятные факторы внешней среды могут вызывать дисбакте-риоз у пожилых [1,2].

У больных пожилого возраста дисбактериоз кишечника встречается чаще, чем в молодом возрасте, причем чаще отмечаются тяжелые нарушения микробиоценоза (дисбактериоз 2, 3-й степени) [3,7].

Обладающий большим спектром биологических свойств эндотоксин считается одним из наиболее активных из известных биологических соединений; являясь наружным компонентом клеточной стенки большинства грамотрицатель-ных бактерий, он представляет собой комплекс из липополисахарида, белковых и фосфолипид-ных форм [5]. В физиологических условиях основным резервуаром эндотоксина в человеческом организме является кишечник. Доказано наличие в просвете кишечника большого количества липополисахарида, который высвобождается при гибели грамотрицательных микроорганизмов и в процессе роста и размножения бактерий кишечника. В норме организм надежно защищен от его патологического воздействия рядом барьерных и обезвреживающих систем. При дисбалансе микробной экологии, вызванном увеличенной пролиферацией потенциально-патогенных грамотрицательных бактерий, значительно возрастает концентрация эндотоксина в просвете кишечника. Эндотоксин, проникая через слизистую оболочку кишечника, поступает сначала в местную (интестинальную) систему, а затем через воротную систему в печень и инициирует в ней различные повреждения, включая жировое перерождение ее паренхимы [4,11]. Микрофлора хозяина является важнейшим метаболическим и регуляторным органом, участвующим в кооперации с органами и клетками хозяина в поддержании гомеос-таза холестерина и развитии гиперхолестерине-мии [6].

В печени и кишечнике происходит основной обмен холестерина и его метаболитов, а нарушение этого обмена ведет к целому ряду болезней. Поэтому для учета взаимодействия печени и кишечника необходимо оценивать один из важнейших показателей человеческого организма — гепатоэнтеральную циркуляцию. Ее нарушение изменяет выведение эндо- и экзотоксинов, атерогенных фракций холестерина, вторичных и третичных желчных кислот. Некоторые ученые считают, что именно ее нарушение лежит в основе интоксикации, развития атеросклероза и опухолевого роста. Установлено, что гепатоэн-

теральная циркуляция в первую очередь заключается в восстановлении нарушенной скорости прохождения экзогенного и эндогенного холестерина через пищеварительный тракт; в изменении скорости и степени всасываемости холестерина и его производных из кишечника; участии в превращении холестерина и его производных в нев-сасываемые формы нейтральных жиров или их распаде до конечных продуктов; восстановлении холестерина в состав мембран клеток и микроорганизмов [8].

Отмечено влияние резекции левого или правого отдела толстой кишки на организм больного, так как толстая кишка активно участвует в обмене веществ благодаря своей максимальной всасывательной способности. В толстой кишке абсорбируются жирные кислоты, которые образуются в результате утилизации нормальной микрофлоры толстой кишки, и при удалении части толстой кишки возникают нарушения, связанные с дисбиозом, а вследствие этого — нарушения обмена веществ [9,10].

Цель нашего исследования — на основании клинико-лабораторных данных определить изменения метаболизма липидов, микробиоценоза кишечника и уровня эндотоксинемии у пожилых больных в отдаленный период после геми-колэктомии.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Нами обследованы 130 больных после гемико-лэктомии в возрасте 60—85 лет в период 2005— 2009 гг. Больные находились на стационарном лечении в отделении патологии кишечника ЦНИИ гастроэнтерологии. 75 больных после правосторонней геми-колэктомии, из них 31 мужчина (41,3%) и 44 женщины (58,6%), средний возраст — 66,7 ± 12,4 года. У 55 больных была выполнена левосторонняя геми-колэктомия, из них 21 мужчина (38,2%) и 34 женщины (61,8%), средний возраст — 71,2 ± 9,3 лет (табл. 1).

В исследование включались больные, в прошлом перенесшие гемиколэктомию по поводу злокачественной опухоли, полипов, осложненной дивертику-лярной болезни и болезни Крона. В исследование не включались больные с метастатическим поражением печени, а также рецидивом злокачественного роста. Больные во время исследования не получали антибактериальные и химические препараты, про- и пребиотики, им не проводили лучевую терапию, на состав микрофлоры толстой кишки мог повлиять лишь характер питания.

Таблица 1

Возраст и пол пациентов

Параметры Правосторонняя гемиколэктомия Левосторонняя гемиколэктомия

n % n %

Мужчины 31 41,3 21 38,2

Женщины 44 58,6 34 61,8

Средний возраст, годы 66,7 ± 12,4 71,2 ± 9,3

Всего больных 75 57,6 55 42,3

Объем правосторонней гемиколэктомии ограничивался резекцией ободочной кишки с сохранением илеоцекального клапана и/или с наложением илеотрансверсоанастомоза. При левосторонней гемиколэктомии объем операции ограничивался резекцией левого отдела толстой кишки с сохранением прямой кишки.

Всем больным проводили общеклинические, ла-бораторно-инструментальные исследования.

Степень дисбиотических проявлений определяли по данным бактериологического исследования кала в ФГУН ЦНИИ эпидемиологии.

Определялись показатели липидного обмена: общий холестерин, триглицериды, холестерин липо-протеидов высокой и низкой плотности на автоматическом биохимическом анализаторе «Olympus AU 400» в клинико-диагностической лаборатории ЦНИИГ. Короткоцепочечные жирные кислоты в фекалиях определяли с помощью газожидкостного хро-матографического анализа на хроматографе «Кристалл 2000 М» с плазменно-ионизационным детектором на кварцевой капиллярной колонке длиной 30 м, внутренним диаметром 0,25 мм, с неподвижной фазой типа FFAP толщиной пленки 0,25 мкм. Исследование проводили в лаборатории лекарственного мониторинга и метаболизма ЦНИИ гастроэнтерологии.

Уровень эндотоксина и белоксвязывающий эндотоксин (Human LBP) в крови определялись иммуно-ферментым методом, коммерческим набором «Hycult biotechnology b.v.» на анализаторе фирмы «ChemWell» Awareness technology INK. Нормальные значения эндотоксина соответствовали 0,01—10 EU/мл и бе-локсвязывающего эндотоксина 4,4—50 нг/мл.

Статистическая обработка данных проводилась при помощи программы Statistic 6.0. Рассчитывались среднее значение, ошибка средней (квадратичное отклонение), проводили корреляционный анализ. Для оценки достоверности разницы значений использовали критерий t, при малых выборках критерий Манна—Уитни, для анализа непараметрических изменений использовали %-квадрат, или крите-

рий Фишера. Достоверными считали изменения при ошибке первого рода а менее 0,05 и чувствительности (ошибке второго рода) в более 80%.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Клиническая симптоматика у пожилых больных, перенесших гемиколэктомию, характеризуется разнообразием жалоб в зависимости от локализации резекции толстой кишки. Чаще всего больные в обеих группах предъявляли жалобы на боль в животе, его вздутие, изменения в характере стула, реже на диспепсию (тошноту, редко рвоту и отрыжку воздухом и пищей). У больных после правосторонней гемиколэкто-мии боль в животе была умеренная, чаще локализовалась в области пупка, отмечалось незначительное вздутие живота. Стул у меньшего числа больных был оформленный, без патологических примесей, у некоторых отмечалось чередование поноса и запора.

После левосторонней гемиколэктомии боль в животе была приступообразной, локализовалась в левой половине живота, чаще отмечалось вздутие и урчание в животе, чаще преобладала склонность к запору, более выраженные симптомы диспепсии: тошнота, горечь во рту и отрыжка воздухом.

По данным концентрации короткоцепочеч-ных жирных кислот в кале в отдаленные периоды после гемиколэктомии у всех пациентов имело место выраженное нарушение микробиоценоза толстой кишки. Лишь у 25% больных общий уровень короткоцепочечных жирных кислот не отличался от нормы, а его диапазон

Таблица 2

Биохимические показатели микрофлоры фекалий (M ± m)

Показатели Левосторонняя гемико-лэктомия n = 15 Правосторонняя геми-колэктомия n = 29 Норма, мг/г

Микробные 14,81 ± 1,07* 8,11 ± 0,5* 10,6 ± 0,6

метаболиты

Анаэробный 0,88 ± 0,12 0,83 ± 0,08 0,75 ± 0,30

индекс

Кислоты

уксусная 7,88 ± 0,36* 4,42 ± 0,17* 5,8 ± 0,41

пропионовая 2,09 ± 0,10* 1,98 ± 0,11 1,77 ± 0,10

масляная 1,86 ± 0,12 0,85 ± 0,03* 1,47 ± 0,12

Примечание. * — p < 0,05.

Таблица 3

Показатели основных метаболитов микрофлоры толстой кишки

колебаний находился в достаточно широких пределах: 2,1—18,9 мг/г при норме 10,6 мг/г. Кроме того, у 75% больных имелись нарушения в структуре короткоцепочечных жирных кислот, отражающие изменения в составе микрофлоры толстой кишки (табл. 2).

Более глубокий анализ данных биохимического исследования кала показал, что у больных с различным вариантом гемиколэктомии отмечались разнонаправленные изменения в количестве и составе короткоцепочечных жирных кислот. Как видно из табл. 2, у больных после левосторонней гемиколэктомии метаболическая активность микрофлоры толстой кишки почти на 40% превышала нормальные значения, тогда как у лиц после правосторонней гемиколэкто-мии отмечалось снижение метаболической активности бактериальной микрофлоры толстой кишки.

У больных разных групп были различия и в структуре метаболитов. У пациентов после правосторонней гемиколэктомии отмечалось снижение уровня масляной кислоты по сравнению с контролем (0,85 ± 0,03 против 1,47 ± 0,06, р < 0,001), а также повышение концентрации пропионовой кислоты в кале больных обеих групп. Последнее обстоятельство может свидетельствовать о снижении функции печени у этих пациентов, поскольку метаболизм пропио-ната происходит в основном в гепатоцитах.

Одной из причин изменения уровня коротко-цепочечных жирных кислот могут быть изменения бактериальной микрофлоры толстой кишки. В группе после левосторонней гемиколэкто-мии отмечались более выраженные изменения качественного и количественного состава микробных популяций, чем в группе после правосторонней гемиколэктомии (табл. 3, 4).

Как сказано выше, микробное сообщество активно вмешивается в обмен липидов посредством низкомолекулярных метаболитов, вырабатываемых бактериями в толстой кишке. Для оценки степени влияния отдельных метаболитов на липидный обмен проведен корреляционный анализ концентрации сывороточного холестерина и ацетата и пропионата в содержимом толстой кишки. Ацетат, попадая в кровяное русло и достигая печени, активируется в цитозоле клеток печени, где протекает липо- и холестерино-генез. С другой стороны, известно, что пропио-нат способен ингибировать синтез и абсорбцию

Таблица 4

Основная микрофлора толстой кишки после гемиколэктомии (КОЕ/1 г фекалий)

Микроорганизмы Норма (пожилые) Левосторонняя гемиколэктомия Правосторонняя гемиколэктомия

Бифидобактерии 109-1010 < 1,0 X 107* < 1,0 х 109

Лактобактерии 106-107 < 1,0 X 105* < 1,0 х 107

Бактероиды 109-1010

Стрептококки (сапрофитные) 106-107

Энтерококки 105-107 < 6,8 X 108* < 2,6 X 108

Клостридии < 105 5,6 X 107* 0

E. coli типичные 107-108 3,7 X 109* 1,4 х 109

E. coli лактозонегативные < 105 4,2 X 106* 0

E. coli гемолитические 0 5,2 X 106* 0

Другие условно-патогенные энтеробактерии < 102 2,6 X 107* 1,9 х 103

Стафилококк золотистый 0

Стафилококк сапрофитный, эпидермальный < 104

Неферментирующие бактерии < 104

Грибы рода Candida, плесневые грибы 0 - < 103 2,1 X 106* 0

Примечание. * — достоверность разницы p < 0,05.

Кислота Левосторонняя гемико-лэктомия n = 15 Правосторонняя гемико-лэктомия n = 29 Норма, %

Уксусная, % 65,9 ± 15,01 60,9 ± 13,2* 63,7 ± 2,4 Пропионовая, % 17,5 ± 9,8* 27,3 ± 7,4* 23,6 ± 1,1 Масляная, % 16,5 ± 4,7 11,83 ± 8,6* 12,8 ± 1,3

Примечание. * — p < 0,05.

холестерина, что многие исследователи рассматривают как основу гипохолестеринемического эффекта пищевых волокон [12].

Исследование липидного спектра плазмы крови показало достоверное повышение уровня общего холестерина, липопротеидов низкой плотности и триглицеридов в группе больных после левосторонней гемиколэктомии по сравнению с таковыми после правосторонней геми-колэктомии и достоверное повышение антиате-рогенных липопротеидов высокой плотности у последних (табл. 5). Поэтому при корреляции сравнивались значения холестерина крови и отношения концентраций уксусной и пропионовой кислот. Выявлен средний уровень корреляции сывороточного холестерина и отношения концентрации просветных уксусной и пропионовой кислот (С2/Сд): г = 0,54 (рис. 1).

В литературе обсуждается и вопрос гиполи-пидемического действия бутирата. В экспериментальной работе, выполненной на культуре

Таблица 5 Показатели липидного спектра крови

Лево- Право-

сторонняя сторонняя Норма, ммоль/л

Показатели гемико- гемико-

лэктомия лэктомия

п = 15 п = 29

Общий 7,24 ± 1,31* 5,47 ± 1,48 1,4-5,6

холестерин

ЛПНП 5,04 ± 1,21* 2,21 ± 1,24 2,1-3,3

ЛПВП 1,06 ± 0,24 2,79 ± 0,42* 1,1-2,3

Триглицериды 2,02 ± 0,81* 1,63 ± 0,56 0-1,7

Глюкоза 6,27 ± 0,82* 5,8 ± 0,77 4,1-5,9

Примечание. * — р < 0,05. ЛПВП, ЛПНП — липопротеиды высокой и низкой плотности.

Таблица 6

Показатели эндотоксина и белоксвязывающего эндотоксина в крови после гемиколэктомии

Маркеры Правосторонняя гемико-лэктомия Левосторонняя гемико-лэктомия Контрольная группа

Эндотоксин, 8,7 ± 0,95 13,4 ± 3,74* 6,3 ± 2,15

Еи/мл

Белоксвязы- 3,6 ± 1,65 5,1 ± 3,12 2,4 ± 0,17

вающий эндо-

токсин, нг/мл

С2/С3

9 8 7 6 5 4 3 2 1 0.

л

у - -0,5066х + 7,1386 ■

♦ ♦ ♦

-----*

* ♦ ♦

—-м +

♦ ♦ ♦

I - 0,54 • iiiii.il!

2 3 4 5 6 7 Холестерин, ммоль/л

10

Рис. 1. Корреляция уровня сывороточного холестерина и концентрации просветных уксусной и пропионовой кислот.

0

2 3 4

Концентрация бутирата, мг/г

6

Примечание. * — достоверность разницы — р < 0,05.

Рис. 2. Корреляция концентрации бутирата в кале и триглицеридов крови.

клеток Сасо-2, показано, что бутират влияет на метаболизм липидов, снижая процесс сборки липопротеидов очень низкой плотности, что проявляется и в снижении уровня циркулирующих триглицеридов [13]. Корреляционный анализ уровня триглицеридов крови и концентрации масляной кислоты в кале показал высокий уровень корреляции между концентрацией бутирата и сывороточных триглицеридов: г = 0,75 (рис. 2). Однако характер корреляции был противоположный ожидаемому, что, вероятно, связано с недостаточной степенью адсорбции бути-рата колоноцитами.

Мы определяли уровень эндотоксина и белок-связывающего эндотоксина в крови у больных с гемиколэктомией и уровень эндотоксинемии у практически здоровых людей. Уровень эндотоксина и белоксвязывающего эндотоксина был достоверно выше у больных, перенесших левостороннюю гемиколэктомию (табл. 6) (рис. 3, 4).

ВЫВОДЫ

Метаболическая активность микрофлоры толстой кишки по данным концентрации корот-коцепочечных жирных кислот в фекалиях пожилых больных в отдаленный период после ге-

r = 0,3; p = 0,007

V 95% mnfirlenre

и

0

_o„ 0

- ■ " ■30j - ■ * o! pagSo^-D- jfc-

8 10 Эндотксин

12 14

16

Рис. 3. Корреляция уровня эндотоксина и тригли-церидов.

Проведенное нами исследование свидетельствует, что гемиколэктомия приводит к изменениям микрофлоры, которые могут сказываться не только на ее составе и количестве, но и на ее роли в метаболизме липидов. Правосторонняя гемиколэктомия прогностически более благоприятна и способствует положительным изменениям в обмене липидов.

Нарушение микробиоценоза кишечника приводит к эндотоксинемии, что оказывает токсическое действие на функцию печени и вследствие этого отражается на метаболизме липидов.

2

4

6

хс-лпвп

3,0 2,8 2,6 2,4 2,2 2,0

r = -0,2606; p = 0,017

1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4

о

о о

О

0_и о т>п

о" " - ■ 00 0 О а 9 о

о О- • . , -.. в о сч.0 °

<6 Po00«gxrc

°o ( Гооо^о и % " " - о

О п г °

О

2 4 6 8 10 12 14 16 Эндотксин

Рис. 4. Влияние эндотоксина на уровень холестерина липопротеидов высокой плотности.

миколэктомии отражает выраженное нарушение микробиоценоза толстой кишки различной степени.

После левосторонней гемиколэктомии отмечаются более выраженные изменения дисбиоза, чем после правосторонней гемиколэктомии, что приводит к изменению относительного содержания основных метаболитов микрофлоры толстой кишки в фекалиях.

В липидном спектре крови достоверно повышается уровень общего холестерина, липопро-теидов низкой плотности и триглицеридов у больных после левосторонней гемиколэктомии, по сравнению с таковыми после правосторонней гемиколэктомии, при коей достоверно повышается уровень антиатерогенных липопротеидов высокой плотности.

В результате анализа отмечен средний уровень корреляции сывороточного холестерина и отношения концентрации просветных уксусной и пропионовой кислот (С2/Сд) и высокий уровень корреляции между концентрацией бутира-та и сывороточных триглицеридов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Каммингс Д.Х. Барановский А.Ю., Кондрашина Э.А. Дисбактериоз и дисбиоз кишечника. СПб., 2000. 224.

2. Дубинин А.В., Бабин В.Н., Раевский П.М. Трофические и регуляторные связи макроорганизма и микрофлоры // Клин. мед. 1991. № 7. С. 24-8.

3. Котельников Г.П., Яковлев О.Г., Захарова Н.О. // Геронтология и гериатрия. 1997. С. 367-372.

4. Конев Ю.В., Лазебник Л.Б., Яковлев М.Ю. и др. Атеросклероз и эндотоксин. // Клин. геронтол. 2004. № 7. С. 36-42.

5. Конев Ю.В. Системная эндотоксинемия и клинико-патогенетические особенности течения атеросклероза и ишемической болезни сердца в пожилом и старческом возрасте. Дис. ... д-ра мед. наук. 1997.

6. Лиходед В.Г., Каверина К.Г., Кочурко Л.И. и др. // Журнал микробиологии эпидемиологии и иммунобиологии. 1999. № 4. С. 65-67.

7. Парфенов А.И. Клинические проблемы дисбактерио-за // Рос. гастроэнтерол. жур. 1999. № 4. С. 49-55.

8. Петухов В.А., Стернина Л.А., Травкин А.Е. Нарушения функций печени и дисбиоз при липидном дистресс-синдроме Савельева: современный взгляд на проблему. Т. 6. № 6. 2004.

9. Полак Дж., Блума С.Р. Физиология и патофизиология желудочно-кишечного тракта. Всасывание в ободочной кишке человека: значение короткоцепочеч-ных жирных кислот. Пер. с англ. Под ред. Н.Н. Лебедева. М.: Медицина, 1989. С. 452-465.

10. De Rubertis F.R., Chayoth R., Field J.B. The content and metabolism of cyclic AMP and cyclic GMP in the adenocarcinoma of the human colon // J. Clin. Invest. 1976. Vol. 57. Р. 641-649.

11. Feurstain G., Hallenbeck I.M., Vanatta B. et al. Effect of gram-negative endotoxin on levels of serum corticos-terone, TNF, circulating blood cells and the survival of rats // Circulat. Shock. 1990. Vol. 30. P. 265-278.

12. Macfarlane G.T., Macfarlane S. Human colonic microbi-ota: ecology, physiology and metabolic potential of intestinal bacteria // Scand. J. Gastroenterol. 1997. № 32. Suppl. 222. Р. 3-9.

13. Marcil V., Delvin E., Seidman E. et al. Modulation of lipid synthesis, a polipoprotein biogenesis and lipopro-tein assembly by butyrate // Gastrointest. Liver Physiol. 2001. Vol. 283. № 2. Р. 340-346.

Поступила 02.12.2010