CC BY
47
Микробиоценоз кишечника при сочетании ожирения и остеоартрита
К.м.н. М.Ю. ГУЛЬНЕВА*, проф. С.М. НОСКОВ, проф. Э.В. МАЛАФЕЕВА Intestinal microbiocenosis in the obese patients with osteoarthritis
M.YU. GUL'NEVA, S.M. NOSKOV, E.V. MALAFEEVA
ГБОУ «Ярославская государственная медицинская академия» Минздравсоцразвития России
Особенности микробиоценоза толстого кишечника изучали у 64 больных остеоартритом. Больные были разделены на 4 группы: нормальная масса тела и ожирение I, II и III степени. Количественный и качественный состав микрофлоры оценивали бактериологическим методом. Ожирение сопровождалось повышением частоты выделения энтерококков при снижении их количества, изменением представительства условно-патогенных бактерий. Изменение микробиоценоза кишечника зависело от степени ожирения больных остеоартритом. При III степени ожирения уровни бактероидов, энтерококков и лактозопозитивных кишечных палочек снижались в максимальной степени. Формирование дисбиоза толстого кишечника необходимо учитывать при комплексном лечении больных остеоартритом в сочетании с ожирением различной степени.
Ключевые слова: остеоартрит, ожирение, микрофлора кишечника.
Specific features of colonic microbiocenosis were investigated in 64 patients presenting with osteoarthritis. They were divided into 4 groups including patients with the normal body weights and those with grade I, II, and III obesity respectively. The qualitative and quantitative analysis of intestinal microflora was performed by the bacteriological method. It was shown that obesity was associated with an increased frequency of isolation of enterococci despite their decreased content. Simultaneously, variations in the diversity of opportunistic microorganisms were documented. Alterations in the qualitative and quantitative composition of intestinal microbiocenosis in the patients with osteoarthrosis depended on the degree of obesity. Grade III obesity was associated with the most pronounced decrease in the occurrence of bacteroids, entercococci, and lactose-positive coliform bacteria. It is concluded that the development of dysbiosis in the large intestine should be taken into consideration in the choice of combined therapeutic strategy for the treatment of the patients with osteoarthritis and concomitant obesity of different severity.
Key words: osteoarthritis, obesity, intestinal microflora.
Ожирение является одним из наиболее серьезных факторов риска остеоартрита и вносит значительный вклад в прогрессирование остеоартрита коленных и кистевых суставов [1, 2]. При остеоартрите с высокой частотой выявляются нарушения микробиоценоза толстого кишечника [3], что может способствовать развитию ожирения за счет изменения метаболической активности организма, поглощения питательных веществ и распределения энергии [4, 5]. Кишечная микрофлора влияет на энергобаланс не только за счет эффективного извлечения энергии из питательных веществ, но и за счет воздействия на гены, регулирующие ее расход и запасание [6]. Изменение метаболической активности организма может ухудшать течение остеоартрита. Как установлено в экспериментальных исследованиях [7], дисрегуляция метаболизма является коморбид-ным фактором остеоартрита, связанным с дегенерацией хряща.
Цель настоящего исследования — изучение особенностей микробиоценоза толстого кишечника у больных остеоартритом в зависимости от степени ожирения.
Материал и методы
Обследовали 64 женщины с остеоартритом (ОА) в возрасте 61,56±8,65 года. Диагностику ОА проводили согласно критериям ACR (American College of Rheumatology). У больных имело место олигоарти-кулярное поражение; средняя длительность заболевания составляла 9,89±6,31 года. У 65,6% больных преобладало поражение коленных, у 34,4% — тазобедренных суставов. Рентгенологическая стадия ОА II диагностирована у 64,1%, стадия III—IV — у 35,9% больных, II функциональный класс — у 25% и III функциональный класс — у 75%. У 29,69% больных имелись болезни сердечно-сосудистой системы (артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца), у 26,56% — сахарный диабет 2-го типа. У 23,53% больных клинически выявлена стадия субкомпенсации дисбактериоза кишечника (ОСТ 91500.11.0004—2003).
Для оценки качественного и количественного состава микрофлоры толстого кишечника использовали бактериологический метод в соответствии с методическими указаниями (2004). Определяли
© Коллектив авторов, 2012 12
*e-mail: m.gulneva@rambler.ru
видовой состав, количество отдельных представителей микрофлоры в КОЕ/г испражнений. Структуру симбиотических взаимоотношений микроорганизмов, участвующих в формировании микробиоценоза кишечника, характеризовали показателем постоянства основных представителей (С — частота встречаемости вида). В зависимости от частоты выделения все виды изолированных микроорганизмов разделены на доминирующие (С >50), добавочные (25 < С <50) и транзиторные (С <25).
Лечение больных осуществлялось с использованием нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВП). Специальные диеты не применялись. В течение 6 мес до обследования больные не применяли антибактериальной терапии, про- и пребиотики. О степени ожирения судили по индексу массы тела (ИМТ). Больные были разделены на четыре группы: 1-я — с нормальной массой тела (ИМТ=22,80±2,88 кг/м2); 2-я — с ожирением I степени (ИМТ=31,75±1,54 кг/м2); 3-я — с ожирением II степени (ИМТ=35,75±0,86 кг/м2) и 4-я — с ожирением III степени (ИМТ=42,16±2,01 кг/м2).
Статистический анализ данных выполнен с помощью программы 81аШюа 7.0. Результаты представлены в виде М±SD. Сравнение непрерывных величин с нормальным распределением проводилось с помощью ¿-критерия. Дискретные величины сравнивали с использованием критерия х2. Различия между группами считались статистически значимыми при ^<0,05.
Результаты
У больных ОА установлены особенности качественного состава микрофлоры толстого кишечни-
ка в зависимости от степени ожирения (табл. 1). Наблюдалось повышение частоты выделения энтерококков до 100% при II степени и до 75% при III степени ожирения по сравнению с больными нормальной массы тела (частота выделения энтерококков — 40%). При III степени ожирения снижалась частота выделения клостридий. Ожирение сопровождалось снижением частоты выделения золотистого стафилококка, более существенным при I и III степенях (p<0,05). У больных с ожирением I и III степени выделялись грибы рода Candida. У всех больных с ожирением существенно снижался уровень микроорганизмов, обладающих гемолитической активностью. При ожирении менялась структура симбиотических отношений микроорганизмов толстого кишечника, наблюдалась смена доминирующего состава кишечной микрофлоры. При сохранении доминирующего положения бифидобактерий, лактобактерий, бактероидов, лактозопозитивных и лактозонегативных кишечных палочек, условно-патогенных энтеро-бактерий, стафилококков, у больных с ожирением в группу доминирующих видов перешли энтерококки, кишечные палочки с измененными свойствами, которые у больных с нормальной массой тела относились к добавочным видам. При ожирении Staphylococcus aureus из группы доминирующих видов перешел в разряд добавочных, и в данной группе микроорганизмов обнаружены грибы рода Candida.
Наряду с этим при ожирении наблюдалось существенное изменение количественного состава микрофлоры кишечника (табл. 2). При ожирении III степени существенно повышалось количество бифидобактерий (до lg 7,25±0,43 КОЕ/г) при их содержании у больных нормального веса в пределах lg 6,50± 1,09 КОЕ/г и при ожирении I степени —
Таблица 1. Качественный состав микрофлоры толстого кишечника у больных остеоартритом при ожирении
Частота выделения микроорганизмов
Больные ОА с ожирением
Больные ОА с нормальной
VI и Kpuupi ;п 1 и;м I степень (n=16) II степень (n=12) III степень (n=16) массой тела (n=20)
абс. % абс. % абс. % абс. %
Бифидобактерии 16 100 12 100 16 100 20 100
Лактобактерии 16 100 12 100 16 100 20 100
Бактероиды 16 100 12 100 16 100 20 100
Энтерококки 8 50 12* ** 100 12* 75 8 40
Клостридии 8 50 8 66,67 4* 25 12 60
Кишечные палочки типичные 16 100 12 100 16 100 20 100
Кишечные палочки (<lac+) 16 100 12 100 16 100 29 100
Кишечные палочки (lac-) 12* 75 8 66,67 12 75 8 40
Условно-патогенные энтеробактерии 12 75 8 66,67 12 75 16 80
Стафилококки 16 100 12 100 16 100 20 100
S. aureus 4* 25 4 33,33 4* 25 12 60
Дрожжеподобные грибы рода Candida 8* 50 0** 0 4* 25 0 0
Микроорганизмы гемолитические 12* 75 8* 66,67 12* 75 20 100
Примечание. Здесь и в табл. 2: lac+ — лактозопозитивные, lac- — лактозонегативные.
* — достоверные отличия (х2) от больных с нормальной массой тела, ** — достоверные отличия от больных с I степенью ожирения (р<0,05).
Таблица 2. Количественный состав микрофлоры толстого кишечника у больных остеоартритом при ожирении
Число микроорганизмов lg КОЕ/г
Больные ОА с ожирением
Больные ОА с нормальной
VI il Kpuupi <111 и ; vi I степень (n=16) II степень (n=12) III степень (n=16) массой тела (n=20)
M±SD M±SD M±SD M±SD
Бифидобактерии 6,50+0,52 6,67+0,49 7,25+0,43* ** 6,50+1,09
Лактобактерии 5,50+1,15 6,25+0,45* 6,00+0,73 5,50+0,89
Бактероиды 7,75+1,12 7,66+0,98 6,60+1,06* 8,08+1,53
Энтерококки 6,00+2,13* 6,12+1,55* 4,75+1,38* 7,50+0,53
Клостридии 2,44+0,53* 3,44+0,53* 4,40+0,55 4,67+0,50
Кишечные палочки типичные 5,20+0,41* 6,00+0,85 5,75+0,45* 7,33+1,96
Кишечные палочки (<lac+) 6,75+1,12* 7,00+0,85* 5,05+0,45** 5,25+1,34
Кишечные палочки (lac-) 3,25+1,03 3,00+1,07 3,50+2,07 3,00+1,06
Условно-патогенные энтеробактерии 6,17+0,38* 5,50+0,53** 5,00+0,85** 5,50+0,90
Стафилококки 5,75+1,53 6,00+1,54 5,75+0,45 5,72+0,46
S. aureus 4,25+0,50 3,50+1,29 3,50+0,58 3,75+1,70
Дрожжеподобные грибы рода Candida 3,50+0,54* 0 3,00+0* 0
Микроорганизмы гемолитические 4,67+0,98 2,33+0,49* ** 4,00+0,85 4,67+2,46
lg 6,50±0,52 КОЕ/г. У больных с ожирением повышалось количество лактобактерий, более существенно при ожирении II степени (^<0,02), снижались уровни бактероидов и энтерококков, более значительно при ожирении III степени (^<0,001). При ожирении I степени число типичных лактозопозитивных кишечных палочек составляло lg 5,20±0,41 КОЕ/г, а у лиц с нормальной массой тела — lg 7,33±1,96 КОЕ/г. При ожирении I и II степени в кишечнике повышалось количество кишечных палочек со сниженными ферментативными свойствами. При ожирении I степени отмечено повышение количества условно-патогенных энтеробактерий и выделение грибов рода Candida. При ожирении II степени достоверно снижался уровень микроорганизмов с гемолитической активностью (р<0,001).
Обсуждение
У больных ОА при ожирении установлено изменение качественного и количественного состава основных представителей кишечной микрофлоры. Наблюдалась структурная перестройка генотипа, возрастала встречаемость добавочных и транзитор-ных видов микроорганизмов. Эти нарушения проявлялись в разной степени в зависимости от увеличения массы тела. Сильнее всего в кишечнике больных ОА при ожирении изменялось представительство анаэробных бактерий. Количество Bacteroides spp. уменьшалось, достигая минимальных значений при ожирении III степени. Снижение количества бактероидов может способствовать увеличению массы тела, так как рост численности Bacteroides spp. коррелируется со степенью снижения массы тела [8]. У крыс снижение в кишечнике количества бактероидов связано с увеличением массы тела [9]. Важное значение у больных ОА с ожирением может
иметь изменение количественного состава грам-отрицательных бактерий: снижение уровня типичных лактозопозитивных кишечных палочек, повышение количества кишечных палочек с измененными ферментативными свойствами и условно-патогенных кишечных бактерий, в клеточной стенке которых присутствуют липополисахариды (ЛПС). Л ПС грамотрицательных микроорганизмов способны нарушать обмен веществ хозяина [10]. Одновременно ЛПС грамотрицательных микробов являются триггерными факторами системного воспаления, способствуя продукции провоспалительных цитокинов: ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО-а, ИАП-1 [9, 10]. Снижение уровня бифидобактерий и повышение количества ЛПС может приводить к воспалению, инсулинорезистентности и сахарному диабету 2-го типа, ассоциированному с ожирением [11]. У больных ОА наблюдается тесная взаимосвязь ожирения и микрофлоры кишечника [12]. При ОА нарушение кишечной микрофлоры может иметь как непосредственное значение в развитии и прогрессировании заболевания (за счет активации воспаления), так и опосредованное — за счет увеличения массы тела. Полученные данные о взаимосвязи нарушений микробиоценоза кишечника и ожирения могут иметь практическое значение для разработки рациональной пробиотической терапии ОА [13, 14]. Особенности дисбиоза кишечника необходимо учитывать при комплексном лечении больных ОА с ожирением.
Выводы
1. У больных остеоартритом при ожирении наблюдается изменение количественного и качественного состава микрофлоры толстого кишечника: повышается частота выделения энтерококков при
снижении их количества, уменьшается уровень бактероидов и увеличивается представительство условно-патогенных бактерий.
2. Характер изменений микробиоценоза кишечника зависит от степени ожирения больных ОА. При
ожирении III степени наблюдается максимальное снижение представительства в кишечнике больных бактероидов, энтерококков, лактозопозитивных кишечных палочек.
ЛИТЕРАТУРА
1. Денисов Л.Н., Насонова В.А., Корешков Г.Г., Кашеварова Н.Г. Роль ожирения в развитии остеоартроза и сопутствующих заболеваний. Тер арх 2010; 10: 34—37.
2. Наумов А.В., Насонова В.А., Верткин А.Л., Денисов Л.Н., Алексеева Л.И., Мендель О.И. Остеоартроз и ожирение: клинико-патогенетические взаимосвязи. Проф мед 2011; 1: 14: 29—37.
3. Гульнева М.Ю., Носков С.М., Фетелего О.И., Шаркова Н. Микробиоценоз кишечника у больных остеоартритом крупных суставов. Всероссийский конгресс ревматологов России, 2-й: Материалы. Ярославль 2011; 19.
4. Musso G., Gambino R., Cassader M. Interactions between gut mi-crobiota and host metabolism predisposing to obesity and diabetes. Ann Rev Med 2011; 18: 62: 361—380.
5. Scarpellini E., Campanale M., Leone D., Purchiaroni F., Vitale G., Lauritano E.C., Gasbarrini A. Gut microbiota and obesity. Int Emerg Med 2010; 5: 1: 53—56.
6. Backhed F., Ley R.E., Sonnenburg J.L., Peterson D.A., Gordon J.I. Hostbacterial mutualism in the human intestine. Science 2005; 307: 5717: 1915—1920.
7. Mooney R.A., Sampson E.R., Lerea J., Rosier R.N., Zuscik M.J. High-fat diet accelerates progression of osteoarthritis after menis-cal/ligamentous injury. Arthritis Res Ther 2011; 7: 13: 6: 198.
8. Ley R.E., Turnbaugh P.J., Klein S., Gordon J.I. Microbial ecology: human gut microbes associated with obesity. Nature 2006; 444: 7122: 1022—1023.
9. Sefcikova Z, Kmet V, Bujnakova D, Racek L, Mozes S. Development of gut microflora in obese and lean rats. Folia Microbiol (Praha) 2010; 55 (4): 373—375.
10. Serino M., Chabo C., Burcelin R. Intestinal MicrobiOMICS to Define Health and Disease in Human and Mice. Curr Pharm Biotechnol 2011; 25.
11. Delzenne N.M., Cani P.D. Gut microflora is a key player in host energy homeostasis. Med Sci (Paris) 2008; 24: 5: 505—510.
12. Serino M., Luche E., Chabo C., Amar J., Burcelin R. Intestinal microflora and metabolic diseases. Diabetes Metab 2009; 35: 4: 262—272.
13. Shanahan F. The colonic microflora and probiotic therapy in health and disease. Curr Opin Gastroenterol 2011; 27: 1: 61—65.
14. Scarpellini E., Campanale M., Leone D., Purchiaroni F., Vitale G., Lauritano E.C., Gasbarrini A. Gut microbiota and obesity. Int Emerg Med 2010; 5: 1: 53—56.
