CC BY
62
УДК 616.37/Д48 Повар М.А., Ткачук О.В.
СТАН М1КРОБНО1 ЕКОЛОГИ ЗАГАЛЬНОГО ПРЕПАРАТУ ТОВСТО1 КИШКИ В ЩУР1В З1 СТРЕПТОЗОТОЦИН-1НДУКОВАНИМ ЦУКРОВИМ Д1АБЕТОМ, УСКЛАДНЕНИМ 1ШЕМ16Ю-РЕПЕРФУЗ16Ю ГОЛОВНОГО МОЗКУ
Буковинський державний медичний уыверситет, м. Черывц
Порушення нормальноУ мкрофлори слизових оболонок дистальних вЮдШв кишечнику в'д'грають важливу роль у виникненн1 та прогресуванн цукрового д'абету типу 1 (ЦД), порушенн1 синаптогенезу в головному мозку. Мета досл'дження - вивчити яксний та кльксний склад мкрофлори загального препарату товстоУ кишки за умов ускладнення експериментального ЦД неповною глобальною ¡шем/'ею-реперфуз/'ею головного мозку. Яюсн1 та ктьк1сн1 показники мкрофлори визначали шляхом бактер'юлог'нного та м'колог'чного досл'дження. Встановлено, що ускладнення ЦД ¡шем/'ею-реперфуз/'ею головного мозку порушуе колон1зац1йну резистентнсть слизовоУ оболонки товстоУ кишки за рахунок вираженого дефциту ф1зюлог1чно корисних анаеробних автохтонних облгатних б'ф'добактерш та лактобактерй i значного зростання клькостi умовно патогенних ентеробактер1й (протеУв, клебсел, ешерихй), клострид1й, стаф'токок'т, бактероУд/'в, пептокока та транзиторних аеробних грампозитивних стрептобацил, появи др'жджопод'бних гриб1в роду Candida. Висновок. Поеднання цукрового д'абету та ¡шемУУ-реперфузУУ головного мозку призводить до формування дисбактерозу товстоУ кишки.
Ключов1 слова: цукровий д1абет, товста кишка, порожнинна та мукозна м1крофлора, дизбактерюз.
Публкац1я е фрагментом плановоУ науково-досл1дно'У роботи "Порушення функц1онування центральних та периферичних ланок нейро/муноендокринно'У системи за умов апоксп та нших несприятливих чинниюв i розробка шлях1в корекцп патолог1чних змн" (№ державноУреестрацп 0109U003914)Буковинського державного медичного ун1верситету.
Вступ
Сьогодн не виникае жодного сумшву в тому, що нормальна мiкрофлора слизових оболонок бере активну участь у формуванн адаптивного iмунiтету, а IT порушення в^грають важливу роль в ^^аци низки запальних та автамунних захворювань [6-8]. Доведена роль дисбютичних порушень у виникненн та прогресуванн такоТ автамунноТ патологи, як цукровий дiабет типу 1 (ЦД) [2, 11]. З шшого боку, кишкова мiкробiота необхщна для нормального синаптогенезу в головному мозку як у перюд його розвитку, так i в зртому вiцi [9]. За вщсутносп кишковоТ мiкрофлори або при Т'Т порушены в тканин мозку виникають пстопатолопчш змши, а в таких тварин - поведiнковi аномали. Тому цтком ймовiрно, що переб^ iшемiчно-реперфузiйного пошкодження головного мозку у тварин iз Цд також залежатиме вщ стану мiкробноТ екологи кишечнику.
Максимальна кшьмсть мiкроорганiзмiв локалiзована в дистальних вщдтах кишечнику [1, 6, 8]. Показано, що за умов ускладнення експериментального ЦД iшемiчно-реперфузiйним пошкодженням головного мозку виникае дисбактерюз тонко'' кишки [5], однак стан мiкробiоти загального препарату товстоТ кишки при такш поеднанш патологи залишаеться недослщженим.
Мета дослщження
Вивчити якюний та ктькюний склад мiкрофлори загального препарату товстоТ кишки за умов ускладнення експериментального цукрового дiабету неповною глобальною iшемiею-реперфузiею головного мозку.
Матерiали та методи дослщження
Експериментальний ЦД вщтворювали однократним внутрiшньочеревним уведенням стрептозотоцину (Sigma, США, 60 мг/кг маси) щурам вком 2 мю. [4]. Формування дослщних груп здiйснювали шляхом вщбору щурiв iз рiвнем глкеми вище 10 ммоль/л. Через чотири мюяц вiд моменту уведення стрептозототоцину моделювали неповну глобальну шемш мозку шляхом припинення кровотоку по загальних сонних артерiях протягом 20 хв. Для проведення контрольних дослщжень таке ж втручання здшснювали в груп тварин без модельованого ЦД. Тварин виводили з експерименту шляхом декаштаци пщ калтсоловим наркозом на 12-ту добу постiшемiчного перiоду.
Усi втручання та евтаназш здiйснювали пiд калтсоловим наркозом (70 мг/кг маси тта) iз дотриманням мiжнародних принципiв СвропейськоТ конвенцiТ про захист хребетних тварин, як використовуються для експериментальних та шших наукових цiлей (Страсбург, 1985), ухвали Першого нацюнального конгресу з бюетики (КиТв, 2000).
Якiснi та ктькюш показники мiкрофлори визначали шляхом бактерюлопчного та мiкологiчного дослiдження з подальшим розрахунком iндексу постiйностi, частоти зус^чання, коефiцiента кiлькiсного домiнування та значущост кожного виду (родини) мiкроорганiзму в мiкробiоценозi загального препарату товстоТ кишки [3, 4].
Статистичну значимють вщмшностей оцiнювали за t-критерiем Стьюдента для незалежних
виборок. Даш представлен у виглядi середых арифметичних та стандартного вiдхилення.
Результати та Тх обговорення Результати вивчення видового складу мiкробiоти загального препарату товстоТ кишки у тварин i3 ЦД на тлi шемп-репефузи головного мозку наведет в таблиц 1.
Таблиця 1
Видовий склад мкрофлори слизовоТ оболонки товстоТ кишки екпериментальних тварин i3 цукровим дiабетом та iшемieю-реперфузieю головного мозку
МИкрооргашзми Цукровий дiабет та iшемiя-реперc ^я мозку (n=5) Контроль (n=10) Р
Видтено штамiв 1ндекс постш-нос^ Частота зустрн чання Видтено штамiв 1ндекс постшнос^ Частота зустрн чання
1. Анаеробш бактерп
БiфiдобактерiТ' 1 20,0 0,03 5 90,0 0,22 р<0,05
Лактобактерп 2 40,0 0,06 10 100,0 0,24 р<0,05
Еубактерп 0 - - 2 20,0 0,05
БактероТди 5 100,0 0,16 6 60,0 0,15
Пептокок 2 40,0 0,06 0 - - -
Пептострептокок 0 - - 3 30,0 0,07
Бактерп роду Clostridium 5 100,0 0,16 1 10,0 0,02 р<0,05
2. Аеробш та факультативно аеробж бактерп
Кишкова паличка 5 100,0 0,16 10 100,0 0,24
КлебЫела 2 40,0 0,06 0 - - -
ПротеТ 3 60,0 0,09 0 - - -
Стрептобацили 2 40,0 0,03 0 - - -
Стафтококи 5 100,0 0,16 0 - - -
Дрiжджоподiбнi гриби роду Candida 2 40,0 0,05 0 - - -
Примiтки: р - достовiрнiсть змн стосовно контролю
Константними мiкроорганiзмами приештелiальноТ бiоплiвки у тварин i3 поеднанням ЦД та шемп-реперфузи головного мозку е бактероТди, бактерп роду Clostridium, кишкова паличка, стафiлококи та умовно патогены ентеробактери (протеТ), часто зус^чаються також лактобактерiТ, умовно патогенний пептокок, ентеробактери (клебаели) та транзиторнi аеробш грампозитивнi стрептобацили. Нечасто виявляються автохтоны обл^атш фiзiологiчно кориснi бiфiдобактерiТ. Перераховане вище свщчить, що формування та розвиток ЦД на фон шемп-репефузи головного мозку супроводжуеться елiмiнацiею зi слизовоТ оболонки товстоТ кишки автохтонних обл^атних бiфiдобактерiй (у чотирьох iз п'яти тварин), лактобактерiй (у трьох iз п'яти тварин), еубактерiй, пептострептокош. На цьому фонi настае контамша^я приепiтелiальноТ бiоплiвки умовно патогенними ентеробактерiями (протеями, клебсiелами), стафiлококами, пептококом, бактероТдами та транзиторними грампозитивними стрептобацилами.
В iнтактних тварин кiлькiсть штамiв анаеробних бактерш, що персистують в приепiтелiальнiй бiоплiвцi товстоТ кишки, складае 26 (63,4 %), а аеробних та факультативно аеробних - 10 (24,4 %). У щурiв iз поеднанням ЦД та шеми-реперфузп головного мозку лише 15 (43,9 %) штамiв, що персистують на слизовiй оболонц товстоТ кишки, становлять облiгатнi анаеробш мiкроби (р<0,05), а 17 (53,1 %) штамiв, виявлених у приепiтелiальнiй бiоплiвцi, вiдносяться до аеробних та факультативно анаеробних бактерш, що е неприродним для цього бютопу.
Результати вивчення ктькюного складу мiкробiоти приепiтелiальноТ бiоплiвки слизовоТ оболонки товстоТ кишки у тварин iз ЦД, поеднаним з iшемiею-реперфузiею головного мозку, наведет в таблиц 2.
Таблиця 2
Популяцйний рiвень (в Iq КУО/г) мкрофлори загального препарату товстоТ кишки тварин i3 цукровим дiабетом та
iшемieю-реперфузieю головного мозку
МИкрооргашзми Основна група (n =5) Контроль ( n=10) Р
Популя-цшний |^вень ККД КЗ Популя-цшний рiвень ККД КЗ
1. Анаеробн1 бактерГТ
Бiфiдобактерi'Т 3,89±0,14 19,0 0,03 3,65±0,27 146,0 0,36
Лактобактерп 4,17±0,12 40,8 0,06 3,83±0,14 166,6 0,40
Еубактерп 0 - - 5,34±0,27 26,1 0,07
БактероТди 3,43±0,03 83,9 0,13 2,86±0,04 41,9 0,10 р<0,05
Пептокок 3,90±0,07 38,1 0,06 0 - -
Пептострептококи 0 - - 2,600,04 19,0 0,02
Бактерп роду Clostridium 4,23±0,04 103,4 0,17 1,60 3,9 0,01 р<0,05
2. Аеробж та факультативно анаеробж бактерГТ
Кишкова паличка 4,47±0,04 109,3 0,17 2,84±0,07 69,3 0,17 р<0,05
КлебЫели 3,670,02 35,9 0,05 0 - - -
ПротеТ 5,33±0,13 78,2 0,12 0 - - -
Стрептобацили 3,89±0,11 38,0 0,06 0 - - -
Стафтококи 3,91±0,05 95,6 0,15 0 - - -
Дрiжджоподiбнi гриби роду Candida 4,02±0,18 25,8 0,03 0 - - -
Прим1тки: ККД - коефЦ1ент кльксного домнування; КЗ - коеф'т^ент значущост1; р - бостов1рнють змн у групах пор!вняння
Вони свщчать про значш змши популяцшного рiвня автохтонних облГгатних i факультативних та алохтонних бактерш, якi персистують на слизовiй оболонц товстоТ кишки. Як згадувалося вище, основу мiкробiоти приепГтелГальноТ бiоплiвки складають анаеробнi (90,1 %) бактерiТ, а аеробш та факультативно анаеробнi - лише 9,9 %. У приепiтелiальнiй бiоплiвцi слизовоТ оболонки товстоТ кишки тварин i3 ЦД, поеднаним з iшемieю головного мозку, анаеробнi бактерп складають лише 47,9 %, а аеробш та факультативно анаеробш - 52,1 %. Цi данi свщчать про суттевий дефщит анаеробних бактерш та значне зростання кшькосп аеробних та факультативно аеробних бактерш (р<0,05).
У приепiтелiальнiй бiоплiвцi слизовоТ оболонки товстоТ кишки тварин iз ЦД, поеднаним з iшемiею головного мозку, виявлено виражений дефщит автохтонних облГгатних бiфiдобактерiй та лактобактерiй - провщних антагонiстiв патогенних та умовно патогенних ентеробактерш, стафiлококiв, клостридiй та ¡н. мiкроорганiзмiв. Дефiцит цих бактерiй створюе пiдгрунтя для контамiнацiТ та пролiферацiТ в цьому бiотопi невластивих в нормi умовно патогенних та патогенних мiкроорганiзмiв. Унаслiдок цього умовно патогенш ентеробактерiТ (клебсiели, протей, кишковi палички) досягли високого популяцшного рiвня. Це сприяло суттевому порушенню (зниженню) колошзацшноТ резистентностi слизовоТ оболонки товстоТ кишки щурiв iз ЦД та iшемiею-реперфузiею головного мозку.
Висновки
Ускладнення чотиримюячного цукрового дiабету iшемiею-реперфузiею головного мозку призводить до глибоких порушень колошзацшноТ резистентност слизовоТ оболонки товстоТ кишки за рахунок вираженого дефщиту фiзiологiчно корисних анаеробних автохтонних облiгатних бiфiдобактерiй та лактобактерiй, якi в ¡нтактних тварин складають основу мiкрофлори приепiтелiальноТ бюлопчноТ плiвки, а також за рахунок значного зростання кшькосп умовно патогенних ентеробактерш (протеТв, клебсiел, ешерихш), клостридiй, стафiлококiв, бактероТдГв, пептокока та транзиторних аеробних грампозитивних стрептобацил, появи дрiжджоподiбних грибiв роду Candida.
Перспективи подальших дослiджень
Плануеться вивчення мГкробноТ екологГ'' iнших бiотопiв у тварин iз поеднанням цукрового дiабету та ¡шеми-реперфузи головного мозку.
Лiтература
1. Дисбюз кишечнику в дГабетологп / [Сидорчук 1.Й., Ляшук Р.П., Пашковська Н.В. та ¡н.]. - Чершвц : Мед унiверситет, 2006. -120 с.
2. Зависимость тяжести проявлений сахарного диабета 1-го типа у детей от степени кишечного дисбактериоза / Г.Н. Розанова, Д.А. Воеводин, М.А. Стенина [и др.] // Вопросы современной педиатрии. - 2003. - № 2. - С. 30-32.
3. Лабораторные тесты. Микробиологическая и вирусологическая диагностика / под. Ред. Турьянова М.Х. - Ч. I. - М. : Каппа, 1995. - 144 с.
4. Основные методы лабораторных исследований в клинической бактериологии / Руководство ВОЗ. - Женева, 1994. - 132 с.
5. Ткачук О.В. Яюсний i ктьюсний склад мГкрофлори загального препарату тонко'' кишки у тварин Гз поеднаним впливом стрептозотоцин-¡ндукованого дГабету та ¡шемп-реперфузи головного мозку / О.В. Ткачук // Актуальш проблеми сучасноТ медицини. Вюник УкраТнськоТ медичноТ стоматолопчноТ академп. - 2011. - Т. 11, вип. 2 (34). - С. 87-90.
6. Т^ка^уб-Нодегюуб H. Commensal bacteria (normal microflora), mucosal immunity and chronic inflammatory and autoimmune diseases / H. Т^каЫб-Нодепоуб, R. Stepбnkovб, T. Hudcovic [et al.] / Immunol. Lett. - 2004. - Vol. 93, № 2-3. - Р. 97-108.
7. Feng T. Adaptive immunity in the host-microbiota dialog / T. Feng, C.O. Elson // Mucosal Immunol. - 2011. - Vol. 4, № 1. - Р. 15-21.
8. Frick J.S. The gut microflora and its variety of roles in health and disease / J.S. Frick, I.B. Autenrieth // Curr. Top. Microbiol. Immunol. - 2013. -Vol. 358. - Р. 273-289.
9. Diamond B. It takes guts to grow a brain: Increasing evidence of the important role of the intestinal microflora in neuro- and immune-modulatory functions during development and adulthood / B. Diamond, P.T. Huerta, K. Tracey [et al.] // Bioessays. - 2011. - Vol. 33, № 8. - Р. 588-591.
10. Lee Y.K. Has the microbiota played a critical role in the evolution of the adaptive immune system? / Y.K. Lee, S.K. Mazmanian // Science. -2010. - Vol. 330, № 6012. - Р. 1768-1773.
11. Round J.L. Coordination of tolerogenic immune responses by the commensal microbiota / J.L. Round, R.M. O'Connell, S.K. Mazmanian // J. Autoimmun. - 2010. - Vol. 34, № 3. - Р. 220-225.
Реферат
СОСТОЯНИЕ МИКРОБНОЙ ЭКОЛОГИИ ОБЩЕГО ПРЕПАРАТА ТОЛСТОЙ КИШКИ У КРЫС СО СТРЕПТОЗОТОЦИН-ИНДУЦИРОВАННЫМ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ, ОСЛОЖНЕННЫМ ИШЕМИЕЙ-РЕПЕРФУЗИЕЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА Повар М.А., Ткачук А.В.
Ключевые слова: сахарный диабет, толстая кишка, полостная и мукозная микрофлора, дисбактериоз.
Нарушение нормальной микрофлоры слизистых оболочек дистальных отделов кишечника играют важную роль в возникновении и прогрессировании сахарного диабета типа 1 (СД), нарушении синаптогенеза в головном мозге. Цель исследования - изучить качественный и количественный состав микрофлоры общего препарата толстой кишки в условиях осложнения экспериментального СД неполной глобальной ишемией-реперфузией головного мозга. Качественные и количественные показатели микрофлоры определяли путем бактериологического и микологического исследования. Установлено, что осложнение СД ишемией-реперфузией головного мозга нарушает колонизационную резистентность слизистой оболочки толстой кишки за счет выраженного дефицита физиологически полезных анаэробных автохтонных облигатных бифидобактерий и лактобактерий и значительного роста количества условно патогенных энтеробактерий (протея, клебсиелл, эшерихий), клостридий, стафилококков, бактероидов,
пептококков и транзиторных аэробных грамположительных стрептобацилл, появления дрожжеподобных грибов рода Candida. Вывод. Сочетание сахарного диабета и ишемии-реперфузии головного мозга приводит к формированию дисбактериоза толстой кишки.
Summary
STATE OF MICROBIAL ECOLOGY OF THE GENERAL COLON SPECIEMEN IN RATS WITH STREPTOZOTOCIN-INDUCED DIABETES COMPLICTED BY CEREBRAL ISCHEMIA-REPERFUSION Povar M.A., Tkachuk A.V.
Key words: diabetes mellitus, colon, cavitary and mucous microflora, dysbacteriosis.
Malfunctioning of normal mucosal microflora in the distal portions of the intestine plays an important role in the onset and progression of type 1 diabetes mellitus (DM) and may contribute to the interfering synaptogenesis in the brain. This study was aimed to investigate qualitative and quantitative composition of microflora of general colon speciemen in rats with modelled streptozotocin-induced diabetes complicated by cerebral ischemia-reperfusion. Quantitative and qualitative parameters of the microflora were determined by bacteriological and mycological examination. It was found that the complications of DM by cerebral ischemia-reperfusion affected colonization resistance of the colon mucosa due to marked shortage of physiologically useful obligate anaerobic indigenous bifidobacteria and lactobacilli and a significant increase in the number of opportunistic enterobacteria (Proteus, Klebsiella, Escherichia), Clostridium, Staphylococcus, Bacteroides, and transient aerobic gram-positive streptobatsilli, appearance yeasts of genus Candida. Conclusion. The combination of diabetes and cerebral ischemic reperfusion leads to the formation of colon dysbacteriosis.
