CC BY
26
УДК 612.3.6.31
Маслянко Р.П., д.б.н., професор, Куртяк Б.М., д.вет.н., професор Пундяк Т.О., астрант © Лъв\всъкий нацюналънийутеерситет ветеринарногмедицини та бютехнологш /меш С. 3. Тжицъкого
СИМБЮТНА М1КРОФЛОРА КИШЕЧНИКА: СУЧАСНИЙ СТАН
ПРОБЛЕМИ
Симбюнтна мжрофлора запоб1гае колотзацп кишечника людини / тварини чужою мжрофлорою: ферменти мжробгв розщеплюютъ клгтковинну, бтки, жири, крохмалъ, синтезуютъ втамти групи В, амтокислоти, холестерин / шш/ речовини. Продукти мжробного метабол1зму - коротко ланцюгов1 жирт кислоти стимулюютъ моторику кишечника та ефективш при окремих захворюваннях кишечника. Тератя бактер1ями може модулювати Iмунну систему та пригшчувати хгмгчну сигцал1зацт патогенних мжробгв. Пробютики та функцюналъне живлення складаютъ перспективний напрямок профмактики та лжування кишкових тфекцш. Важливою функцгею пробютиюв е тдтримка на нормалъномур1вш гмунну систему оргашзму.
Ключое1 слова: мжробюта кишечника, регулящя мжрофлори, дисбюз, пробютики, симбютики.
Початок вчення про корисний вплив м1кроб1в на оргашзм людини поклав наш славетний сшвв1тчизник, лауреат Нобел1всько! преми Н.Мечшков. Вш вважав, що мжрооргашзми яю, заселяють кишечник у значнш м1р1 здатш регулювати духовне I ф1зичне здоров'я людини. Шзшше А.М.Уголев у створенш парадигм! живлення значне мюце в забезпечеш нормально! трофжи оргашзму вщводив ф!зюлопчним функщям мжрофлори. Вш сформував уявлення про ендоекологш як еволюцшно закршлену форму юнування бшьшост! багатокл1тинних оргашзм!в. Для А.М.Уголева беззаперечним був той факт, що кнування надзвичайно складно! екосистеми, пристосовано! для життя в оргашзм! господаря, виявляе значний вплив на його здоров'я. Одним ¿з доказ1в цього припущення наших класиюв науки було широке застосування пробютичних бактерш для л1кування та профшактики захворювань людини I тварини.
Мжрофлора (мжробюта) знаходиться в симбютичному зв'язку з оргашзмом господаря. В процес! еволюци мжроби набули в кишечнику оптимальш умови для свого юнування з потр1бним набором поживних речовин, а вЫ хребетш оргашзми забезпечили себе додатковим (мжробним) типом травления, що дало можливкть використовувати продукти метабол1зму м1кроб1в для свого життезабезпечення та захисту вщ патогенно! м!крофлори.
Згщно сучасних даних, отриманих, за допомогою молекулярно-генетичних досл!джень,встановлено, що оргашзм людини е середовищем
© Маслянко Р.П., Куртяк Б.М., Пундяк Т.О. 2013
246
локал1заци бшьше 2000вщомих вцщв бактер1ально! мшрофлори лише 100 i3 них вщносяться до патогенних[3]. Кшьккть кишково! мжрофлори складае приблизно 1814 КОЕ з бюмасою бшьш 2,5кг [3,4]. Кшьккний i яюсний склад м!кроб!оти стабшьний незалежить вщ локал!зацп. BiH коливаеться вщ 1011 КОЕ в слшш i товстш ободовш кишщ до 107 - 108 в дистальному В1ДД1Л1 повздовжньо! кишки i до 102-103 в дистальному вщдш повздовжньо! i тонко! кишок.
Бактер1альна спшьнота в звичайнш Mipi представлена анаеробами, ix на декшька вид ¿в порядюв бшьше, шж аероб1в: 60-90% мжробюти представлен! б!фщобактер!ями та фузобактер1ями [3]. У новонароджених оргашзм1в кишечник стерильний, але дуже швидко заселяеться пщ контролем ¿мунно! системи приблизно однаковим складом мжробюти, хоча м1ж окремими шдивщуами можлив! певш р1знищ[5].
М1кроб1ота розташовуеться у просвпи кишечника на зовшшньому бощ ешкально! мембрани еттелюцитав i у при мембранному mapi слизу. Якщо розтягнути внутршню поверхню кишечника доросло! людини до ештелюцита, то площа ще! поверхш сягае 300-400 м2 [6]. Вся ця величезна поверхня заселена не менш вразливою кшькють МО, яка на порядок перевищуе загальне число кл1тин, як1 утворюе оргашзм доросло! людини чи тварини. Бшьшкть живих м!кроб!в прикр!плена до ештелш за допомогою адгезивних зв'язк!в. Ештел!альний шар слизово! оболонки(СО) кишечника поряд з травно-транспортною функц!ею забезпечуе захист внутр!шнього середовища орган!зму вщ зовн!шнього впливу(просв!т кишок). Цей бар'ер створюеться структурними, ферментними та х!м!чними засобами захисту [7,8]. Порушення кишечного бар'еру представляв реальну загрозу розвитку сепсиса та хрон!зац!! запальних процеав [9].
Ап!кальна мембрана представляв собою пористу поверхню, утворену м!кроворсинами, глжокалжсом i покриваючим !х шаром слизу. Мгкрофлора зм!цнюе троф!ку еп!тел!оцит!в i бар'ерну функц!ю СО кишечника [29].
Контроль за р!зновидними функц!ями мшрофлори орган!зм людини i тварини здшснюе за допомогою природного та адаптативного ¿муштету. Кишка оснащена системою трансмембранних Toll - под1бних цитоплазматичних NOD-под1бних рецептор ¿в [11]. Вони охороняють компартменти ештелюциив вщ надходження в кишечник МО шляхом селективного розтзнання та зв'язування лшополшахарцщв (ЛПС) флагелшу, пептидоглжашв та агресивних бактер1альних антигешв. В захист! вщ патогешв забезпечують пептиди з антимжробним властивостями,п!дтримуючи стерильшсть в криптах [14].
Природжена ¿мунна система кишечника завдяки розп!зна-вальним рецепторам (РР), по-р1зному реагуе на присутшсть симбютичних i патогенних м!кроб!в. Симбютична мжрофлора не викликае penpeci! РР , що регулярно спостер1гаеться у вщповщь на появу патогенних м!кроб1в, що пояснюеться супресорним ефектом транскрипцшних TLR [26].
247
Ештелюцити товстих кишок також регулюють ¿мунну вщповщь пригшчуючи експресш TLR в присутносп сапроф1тно1 мжрофлори i, навпаки, посилюють щ ефекти при появ1 патогенно! загрози [18].
Недавно вдалося видщити захисн! бшки симбютичних лактобактерш i виконуючих ушкальш сигнальн! функцп в кл1тинах оргашзму - господаря. В результат! створююеться передумови для розробки нових лжарських препарата на основ! цих бшкових продукта бактер!ально! природи.
На дистальному вщдш клубово! кишки зосереджена основна частина л!нфо!дно! тканини, яка асоцшеться з кишечником (gut-associated lymphoid tissue- (GALT)). Вона представлена паеровими бляшками та забезпечуе ¿мунну вщповщь CO кишечника присутшсть мiкpoфлopи. Паеров! бляшки по cyTi е л!мфовузлами CO кишки. Вони покрит! еп!тельними клiтинaми особливого типу, назван! M- кл!тинами, та представляються локальним стовбуровим кл1тинам, що знаходяться у пайерових бляшках. В результат! утворюються пoпyляцii Т-хелперних (СД4 ) лiмфoцитiв [28].
Cтимyляцiя ¿мунно! вщповщ1 можлива шляхом poзпiзнaння пoлicaxapидiв, як! знаходяться в оболонках бактерш. Пол!сахарид A(Bacteroidis Fragiiis) poзпiзнaeтьcя стовбуровими кл!тинами та стимулюють збiльшeння числа Т-клiтин, як! вoлoдiють здатшстю npnrHi4yBaTH активн!сть ¿нфекц!йного та xiMi4Horo кoлiтy [24].
Адаптивний (набутий) ¿муштет СО кишок забезпечуе гуморальну i клiтиннo-oпocepeдкoвaнy Biflnoßiflb проти харчових i м!кробних aHTHreHiß. Цей вид ¿муштету виб!рково впливае на конкретн! антигени з якими opraHi3M-господар рашше не зycтpiчaвcя.
Так, ¿мунна система СО KHmKn(GALT) здатна впливати на харчов1 антигени. В результат! повторного контакту з цими антигенами ¿мунна реакц1я не викликаеться, як це було при першому контакт! [16]. Як вже в!дм1чалося, природжен! !мунн! реакцИ, що зд1йснюються за допомогою ОРР, розп1знають pi3Hi МО, та вщповщають на них незалежно вщ минулого контакту [25].
Другий механ1зм, який в1дносяться до адаптивного ¿мун1тету: СО -гуморальний ¿мун1тет, який здшснюеться через секреторний ¿муноглобул1н А (IgA). 1мунна в1дпов1дь зд1йснюеться шляхом представления антигена В -л1мфоцитам i обмежуеться границями GALT популяц1я Т - гелпер1в (СД4 ) знижена, але по Mipi прол1ферацИ цих кл1тин GALT досягае нормальних параметр1в протягом дек1лькох тижн1в [24].
Нормальна мкрофлора потр1бна для синтезу 1Л-17, ПНФ-1, щоб ¿нг1бувати експрес1ю 1Л-23 та наступний синтез про запальних 1Л-17, ПНФ-1 i Т - гелпер1в [33].
Нормальна м1крофлора розвиваеться в основному в анаеробних умовах i джерелом енергИ для И життезабезпечення служить брод1ння вуглевод1в, як1 знаходяться у харчових волокнах. В процесах бродшня утворюються так1 коротко - ланцюгов1 жирн1, кислоти (КЖК), як масляна, оцтова, проп1онова та янтарна. Yci вони служать джерелом енерги для еп1тел1оцит1в кишечника [23,24]. Особливо активну участь у синтез! енергоемних продукт1в брод1ння
248
беруть б1фщобактери та клостриди, як це було показана в дослщах на мишах i людях [15,30].
Отже, КЖК е головним джерелом eHeprii' для оргашзму i i'x доцшьно використовувати в л1куванш запальних процеав ШКТ, що було показано в дослщах [31] .
Важливим методом терапи запальних процеЫв ШКТ е забезпечення пащенив, зокрема ештел1альних кл1тин i'x кишечника, пробютиками та пребютиками. До пробютиюв вщносять препарати до складу яких входять жив1 МО, а до пребютимв pi3Hi фруктополюсахариди, лактоза, л1зоцим, шулш i iH. [2]. Доповнення рацюшв пребютиками збшьшуе концентрацш КЖК в кишечнику i тим самим полшшуе його анатом1чну структуру та моторно-евакуацшну функцш.
Пребютики можна доставляти в оргашзм в складу симбютиюв, включаючи жив1 пробютичш бактери та комплексш добавки, що використовують мжробютою в якост1 джерела eHeprii' та росту.
На юнець, для лжування ШКТ можна застосувати пробютики - деревати (постбютики) - селективш компонента метабол1зму бактерш - масляну та rnmi КЖК, а також не життездатш бактер1альш кл1тини, компоненти i'x кл1тинно! стшки та ДНК [48]. В тих випадках можна уникнути ризику розвитку сепсису та шших потенцшних ускладнень, званих з терашею пробютиками. Особливо це стосуеться хворих з порушеною бар'ерною функщею кишечника [12]. Результата численних дослщжень нормально! мжрофлори кишечника свщчать про те, що при порушенш функцюнування симбютично! системи господар -мжробюти у вщновленш функцш терплять обидв1 пщсистеми i виршальне значения при цшеспрямовано! Tepanii' можуть ввдгравати як Ti чи iHmi проб1отичн1 препарати, а також низько молекулярш мжробш сигнальш екзометабол1ти, яю регулюють м1жмжробш та молекулярно-кл1тинш взаемовщносини за принципом "вщчуттям кворому" та "cross taking" [9,32].
На завершения слщ вщзначити, що про бютичш препарати не можуть повшстю вщповщати р1зновидшстю людсько! чи тваринно! мжрофлори та продуктам живлення. Тим не менш вони мають неоцшенш переваги перед традицшними фармаколопчними засобами, що застосовуються в лжуванш запальних хвороб кишечника, систематичних ауто1мунних i алерпчних i метабол1чних порушень(вщсутшсть поб1чних ефект1в i iH.). Вже наявний клмчний досвщ усшшно! Tepanii' профшактики BipycHoro гастроентериту, асоцшованого з антибютиками fliapei, aneprii у д1тей, некротичного ентерокол1ту та хвороби Крона[12,29].
Таким чином, в даний момент отримано даш про молекулярш основи колошзацшно! резистентност1 ШКТ, молекулярно-кл1тинш мехашзми захисно! дп мжробюти та терапевтичного ефекту пробютичних препарата. По Mipi розширення наших уявлень про кишкову мжробюту стануть бшьш очевидними три напрями реал1зацш знань. По-перше необхщно обер1гати власну мжробюту вщ шкщливих фактор1в зовшшнього середовища. По-друге, слщ продовжити вивчення яюсних i кшькюних характеристик мжробюти, що використовуеться
249
для створення лжарських препарата i продукта функционального живлення. В Tperix потр1бно створювати HOBi пробютики та rnmi форми бюпрепарата, ор1ентуючись на р1зновидш типи симбютично! кишково! мжрофлори.
Л1тература
1. Ардатская М.Д. днсбактернозы кишечника: эволюция взглядов, современные принципы диагностики и фармакологической коррекции /М.Д. Ардатская// Гастроэнтерология.-2006.-№2.-С 4-11.
2. Бондаренко В. М. Прибиотические и противоинфекционные действия лактулозо содержащих/ Бондаренко В. М.// форматика -2004.-№.//.-С 20-30.
3. Бондаренко В.М. Метаболитние пробиотикит: механизмы терапевтического эффекта при микроэкологических нарушениях Consilium Medicum /В. М. Бондаренко// Гастроентерология.-2005.-Ж.7, С.437-443.
4. Бондаренко В.М. Характеристика и терапевтический потенщал пробиотиков по данным клинических испытаний / В.М. Бондаренко // Биопепараты.-2007.-Ж.1, - С.11-15.
5. Бондаренко В.М. Дисбактериоз кишечника как клинико-лабораторный синдром: современное состояние проблемы / В.М.Бондаренко ,Т.В.Матулевич // М.-Те0ТАР.-медиа.-2007.
6. Бондаренко В.М. Микробный фактор и подобные рецепторы в патогенезе атеросклероза / ВМ Бондаренко; В Г Лиходед // ЖМИ.-2009.- №6.-С 107-112.
7. Бондаренко В.М. Взаимодействие кишечной микрофлоры с Toll-подобными рецепторами в норме и патологии / В.М.Бондаренко, В.Г.Лиходед // Иммуология.-2009.-№5.-С.317-320.
8. Бондаренко В.М. Роль дисфункции кишечного барьера в поддержании хронического воспалительного процесса различной локализации / В.М. Бондаренко, Е.В. Рябченко // ЖМСИ.-2010.-№1. - С. 92-100.
9. Бондаренко В.М. Молекулярно - клеточные механизмы терапевческого действия пробиотиков / В.М. Бондаренко // Биопрепараты.-2010.-№1.- С. 31-34.
10. Маслянко Р.П. Роль умовно - патогенно! мшрофлори в шфекцшнш патолог!! кишечника / Р.П. Маслянко, Л.Я. Божик // Наук. вкник ЛНУВМ та БТ. - 2011, т.13 (48), №2, С. 142-149.
11. Маслянко Р.П. MiKpo6io3 кишечника та ¿муштет у тварин / Р.П. Маслянко, Л.Я. Божик, М.С. Романович // Наук. в1сник ЛНУВМ та БТ. - 2011, т.13 (50), №4, С. 134-140.
12. Парфенов А.И. Снтерология / А.И. Парфенов // М. МНА. - 2009.
13. Уголев A.M. Снзиматический барьер тонкой кишки / A.M. Уголев // Физиол. журн. им И М. Сеченова. - 1992. - 78 (8). С. 1-20.
14. Ahabe T. Suretion of microcibidol alpha-definsis by intestes tinal Paneth cells in response to bacteria / T. Ahabe, D.P.Satchel // Nat. Immunol. - 2000. v.1. -P.113-118.
15. Bergman E.Energy contribution of volitle fatty acidfron the gastro intestinal tractin varions species / E.Bergman // Physiol.Rev. - 1999. - v.79. - P.567-572.
250
HayKoeuu eicnuK flHYBMBT iMeni C.3. fwuijbKozo
TOM 15 № 3 (57) Hacmuna 2, 2013
16. Cooper M.D. The evolution of adaptive immune systems / M.D.Cooper, M.N.Alder // Cell. - 2006. v.124. - P.815 - 822.
17. Eckurg P.B. Diversity of the human intestinal microbial flora / P.B. Teckurg // Scitnce. - 2005. - v.308. - P.1635 - 1638.
18. Kelly D. commensal gut bacteria: mechanisms of immune modulation / D. Kelly, S.Convey // Trends Immunol. - 2005. - v.26. - P.326 - 333.
19. Lebber S. Genes and molecules of lactobacilli supporting probiotic action / S.Lebber, J. Yanderleiden // Mirobiol. Med.Biol.Rev. - 2008. - v.72. - P.728 - 764.
20. Leukotter M.G. Role of the Intestinal barier of inflammatory bowel disease / M.G.Leukotter, P.Nava, A.Nustar // WJD Y. Gastroenterol. - 2008. - v.14. P.401 -407.
21. Madera J.L. Structure and fanction of the intestinal epithelial barier in health and disease / J.L. Madera // Monogr. Pathol.- 1990. - 31. - P. 306-324.
22. Macperson A.J. Induction of protective IgA by intestinal dendritic celes carrysng commensal bacteria / A.Y.Macpherson, T.Urs // Sciense. - 2004. - v.303. -P.1662 - 1665.
23. Madsen K. Probiotic bacteria enhance murine and human intestinal epithelial barier function / K.Madsen // Castroenterologi. - 2001. - v.121. - P.580 -591.
24. Mazmanian S.K. Amicrrobial synbiosis factor presents intestinal inflammatory discose / S.K. Mazmanian, Y.Y.Round // Nature. - 2008. - v.453. -P.620 - 625.
25. Mc Fall Mgai M. Adaptive immunity: are for the community / M.Mc.Fall Mdai // Nature, 2007. - v.445. - P.153 - 160.
26. Melmed G Human intestinal epittlial cells are broadlyunresponsive to TOLL- like receptor 2-depended bacterial ligants: implicarions for hostmicrobial interactions in the gut / G. Melmed // Y.Immunol. - 2003. - v. 170. - P.1406 - 1415.
27. Muzmanion S.K. An immunomodulatory molecule of symbiosis bacteria directs maturation of the host immune system / S.K.Muznanion // Cell.-2005.-V.122.-P.107-115.
28. Neutra M.R.Lollaboration of epithelial cells with organized mucosal lymphoid tissues / M.R.Neutra, N.J.Mantis // Nat.Immunol.-2001.-V.2.-P.1004-1005.
29. Pall S.L.Activated macrophages are adaptive element of the colonic of ithelial progenitor miche necessary for regenerative responses to injury / S.L.Pall.// Proc.Natl.Acad.Sci USA.-2005.-V.112.-P.99-104.
30. Turnlaugh P.I.An olesity associated gut microbione with increased capacity for energy harvest / P.I.Turnlaugh, R.E.Ley // Nature.-2006.-V.444.-P.1027-1031.
31. Vernid P.Topical butyrate improves efticacy of S-ASA in refractory distal ulcerative colitis: results of a multicentretrial / P.Vernia, V.Armese // Eur.J.Clin. Invest.-2003.-V.33.-P.244-249.
32. Walter J.Ecological role of Lactobacilei the gastrointestinal tract opplication for fundamental and biomedical research / J.Walter // Appl.Eur.Microbiol.-2008.-V.74.-P.4985-4996.
251
Summary
Symbiotic microflora prevets contamination of human and animal intestine with foreign microflora: microbial enzynes split, cellular tissue proteins, fot, starch, deconjugate bile acids, synthesize B vitamins, amino acids, cholesterol and other substances. Microbial metabolism products - short chain fatty acids stimulate intestinal motility and effective in some intestinal diseases. Bacterial therapy is able to modulate immune system and suppress chemical signalizatia of yhtsalizatsiyu pathogenic microbes. Probiotics and functional nutrition repregent a perspective trend in prophylaxis and treatment of humonand animal disease. A eriterion of probiotic efficacy is its ability to suppress foreingn microflora and maintenance of normal microbial flora of the host. An assential probiotic fanction - support of normal immune system. In the future, probioties will emploved in prevention and treatment of mang diseases. New probiotic and other forms of biopreparations shoulde be disegnad basing on various species of symbiotic intestinal microflora.
Рецензент - д.вет.н., професор Зав1рюха B.I.
252
