Нормальная микрофлора человека
Все отделы человеческого организма, непосредственно соприкасающиеся с внешней средой, начиная с момента нашего рождения сразу же заселяются различными микробами. У здорового человека бактерии и грибки отсутствуют только в крови*, замкнутых полостях (например, в суставах, в плевральной полости и т.д.) и внутренних органах (в сердце, мозге, печени, легких, почках и т.д.). Таким образом, нормальной микробной флорой, или микрофлорой, называется совокупность всех микроорганизмов, населяющих кожу и слизистые оболочки и не оказывающих какого-либо вредного действия.
Общая численность микробов в организме взрослого человека примерно в 10 раз превышает численность его собственных клеток, и только в одном кишечнике проживают около 1013–1014.1 Это в 50–500 раз больше, чем количество звезд в нашей галактике.2 На каждом квадратном сантиметре кожи живет от тысячи до десяти тысяч микроорганизмов.3 Но наибольшее число микроорганизмов приходится на желудочно-кишечный тракт.
Кишечная микрофлора
У здоровых людей в кишечнике насчитывается не менее 1057 разных видов микроорганизмов (в том числе не менее 957 бактерий), и большинство из них обитает в толстой кишке.4 Состав кишечной микрофлоры достаточно индивидуален и формируется с самых первых дней жизни ребенка, приближаясь к показателям взрослого человека к концу 2 года жизни.5 На её формирование влияют: способ родоразрешения (естественные роды по сравнению с кесаревым сечением),6 характер вскармливания (естественное по сравнению со смешанным или искусственным).7 В отличие от детей, рожденных при помощи кесарева сечения, при естественных родах микрофлора ребенка формируется за счет микробов родовых путей матери. Так, в кишечнике детей, рожденных естественным путем, чаще обнаруживаются Bacteroides и содержится больше Bifidobacteria по сравнению с детьми, рожденными посредством кесарева сечения.5 Некоторые исследования обнаружили, что у детей на грудном вскармливании количество бифидобактерий вдвое больше, чем у детей, находящихся на искусственном вскармливании. Однако другие исследования не обнаружили существенного различия.7 При этом микрофлора детей на грудном вскармливании более разнообразна.8
У взрослого человека состав кишечной микрофлоры уникален, что позволяет рассматривать ее как своеобразные «отпечатки пальцев». Наиболее многочисленной группой бактерий в кишечнике взрослого человека являются бактероиды,3 а у грудных детей после рождения — бифидобактерии.9
Виды бактерий | Средняя концентрация микроорганизмов (в 1мл или 1г) | |||
---|---|---|---|---|
Желудок | Тощая кишка | Подвздошная кишка | Толстая кишка | |
Общее количество | 0–103 | 0–105 | 102–107 | 1010–1012 |
Анаэробы | ||||
Бактероиды | Редко | 0–103 | 103–107 | 1010–1012 |
Бифидобактерии | Редко | 0–104 | 10–109 | 108–1012 |
Энтерококки | Редко | 0–103 | 102–106 | 1010–1012 |
Клостридии | Редко | Редко | 102–106 | 106–108 |
Эубактерии | Редко | Редко | Редко | 109–1012 |
Аэробы | ||||
Энтеробактерии | 0–102 | 0–103 | 102–107 | 104–1010 |
Стрептококки | 0–102 | 0–104 | 102–106 | 105–1010 |
Стафилококки | 0–102 | 0–103 | 102–105 | 104–109 |
Лактобактерии | 0–102 | 0–104 | 102–105 | 104–1010 |
Грибы | 0–102 | 0–102 | 102–104 | 104–106 |
Ардатская М. Д., Минушкин О. Н., Иконников Н. С. Дисбактериоз кишечника: понятие, диагностические подходы и пути коррекции. Возможности и преимущества биохимического исследования кала: пособие для врачей. М., 2004. 57с.
Роль кишечной микрофлоры в поддержании здоровья человека
Микрофлора составляет своеобразный симбиоз с организмом человека, где каждый извлекает выгоды для своего существования и оказывает влияние друг на друга. В желудочно-кишечном тракте, где содержимое находится в постоянном движении, бактерии прикрепляются к слизистой и организуются в так называемые биопленки. В настоящее время не вызывает сомнения тот факт, что кишечная микрофлора играет важнейшую роль в поддержании здоровья человека. Более того, кишечную микрофлору часто относят к скрытому метаболическому «органу»10 человека, который оказывает существенное влияние на физиологические процессы, обмен веществ и иммунную систему.
Одна из основных функций нормальной микрофлоры — защитная, так как бактерии, постоянно живущие в организме человека, препятствуют размножению болезнетворных микроорганизмов. Это достигается как за счёт того, что полезные бактерии занимают на слизистой кишечника все «места», и болезнетворные бактерии, попадающие в кишечник с едой, не могут там закрепиться, так и за счёт выработки ряда веществ. Например, бифидобактерии образуют в процессе своей жизнедеятельности молочную, уксусную, муравьиную и янтарную кислоты,11 что повышает кислотность содержимого кишечника и препятствует его заселению посторонними микробами, попавшими сюда извне. Лактобациллы в процессе брожения молочной кислоты образуют вещества наподобие антибиотиков — лактолин, лактоцидин, ацидолин.12 Таким образом, представители нормальной микрофлоры кишечника тормозят рост и размножение гнилостных и болезнетворных микроорганизмов — кишечных палочек с атипичными свойствами, клебсиелл, сальмонелл, золотистого стафилококка и т.д.13
Участие нормальной микрофлоры кишечника в обменных процессах организма человека определяется, с одной стороны, переработкой микробами непереваренных пищевых соединений и разрушением биологически активных веществ, выделяющихся с пищеварительными соками, а с другой стороны — синтезом представителями нормальной флоры кишечника витаминов группы В (включая возможно14 пантотеновую и фолиевую кислоты) и витамина К.15
Еще одной из важнейших функций микрофлоры человека является её участие в формировании иммунитета. Микробы, будучи чужеродными для иммунной системы человека, постоянно стимулируют иммунную систему с рождения и поддерживают защитные свойства слизистой оболочки кишечника в тонусе.
Кроме того, питание клеток слизистой оболочки тонкого и толстого кишечника (энтероцитов) принципиально отличается. В тонком кишечнике происходит переваривание и всасывание питательных веществ из пищи, поэтому клетки слизистой получают бесперебойную доставку питательных веществ с едой. А вот до толстого кишечника, питательные вещества из пищи, если и доходят, то в основном те, что не переварились в тонком кишечнике и поэтому плохо доступны для усвоения. Как следствие клетки слизистой толстого кишечника в плане питания сильно зависят от доставки питательных веществ из крови. И поскольку доходящие до толстого кишечника остатки пищи не переварены, а в толстом кишечнике пищеварительные ферменты не выделяются, огромную роль в ферментации пищевых остатков играет нормальная микрофлора толстого кишечника. Она переваривает остатки пищи и делает их легко усваиваемыми для клеток слизистой толстого кишечника. К таким хорошо усваиваемым продуктам нормальной микрофлоры относятся так называемые короткоцепочечные жирные кислоты. Продукты метаболизма полезных бактерий называются метабиотиками. А компоненты пищи, которые в норме не перевариваются в тонком кишечнике, доходят до толстого кишечника и там ферментируются полезной микрофлорой с выделением метабиотиков именуют пребиотиками. Сами полезные бактерии, особенно когда их добавляют к пищевым продуктам (например, йогуртам) называют пробиотиками.
Таким образом, нормальная микрофлора с ее важнейшими функциями — защитной, иммуностимулирующей и питательной — определяет микробное благополучие пищеварительного тракта и участвует в поддержании здоровья человека в целом. Здоровая кожа, нормальное пищеварение, формирование иммунитета в значительной степени определяется стабильностью количественного и качественного состава, или «здоровьем», его микрофлоры.
* В крови в норме бактерии могут обнаруживаться, но только временно. Они могут попадать в кровь через микротравмы (дёсен, других слизистых, кожи), но быстро уничтожаются иммунной системой человека.
1 Turnbaugh PJ, Ley RE, Hamady M, Fraser-Liggett CM, Knight R, Gordon JI. The human microbiome project. Nature. 2007;449(7164):804–10.
2 Сайт NASA. How many stars in the milky way? https://asd.gsfc.nasa.gov/blueshift/index.php/2015/07/22/how-many-stars-in-the-milky-way/ Проверено 23.12.2015.
3 Levinson WE. Review of Medical Microbiology and Immunology. 12th ed. New York, NY: McGraw Hill Professional; 2012.
4 Rajilić-Stojanović M, de Vos WM. The first 1000 cultured species of the human gastrointestinal microbiota. FEMS Microbiol Rev. 2014;38(5):996–1047.
5 Norin KE, Gustafsson BE, Lindblad BS, Midtvedt T. The establishment of some microflora associated biochemical characteristics in feces from children during the first years of life. Acta Paediatr Scand. 1985;74(2):207–12.
6 Biasucci G, Benenati B, Morelli L, Bessi E, Boehm G. Cesarean delivery may affect the early biodiversity of intestinal bacteria. J Nutr. 2008;138(9):1796S–1800S.
7 Guaraldi F, Salvatori G. Effect of breast and formula feeding on gut microbiota shaping in newborns. Front Cell Infect Microbiol. 2012;2:94.
8 Bezirtzoglou E, Tsiotsias A, Welling GW. Microbiota profile in feces of breast- and formula-fed newborns by using fluorescence in situ hybridization (FISH). Anaerobe. 2011;17(6):478–82.
9 Penders J, Thijs C, Vink C, et al. Factors influencing the composition of the intestinal microbiota in early infancy. Pediatrics. 2006;118(2):511–21.
10 O'Hara AM, Shanahan F. The gut flora as a forgotten organ. EMBO Rep. 2006;7(7):688–93.
11 Van der Meulen R, Adriany T, Verbrugghe K, De Vuyst L. Kinetic analysis of bifidobacterial metabolism reveals a minor role for succinic acid in the regeneration of NAD+ through its growth-associated production. Appl Environ Microbiol. 2006;72(8):5204–10.
12 McGroarty JA, Reid G. Detection of a Lactobacillus substance that inhibits Escherichia coli. Can J Microbiol. 1988;34(8):974–8.
13 Nemcová R. [Criteria for selection of lactobacilli for probiotic use]. Vet Med (Praha). 1997;42(1):19–27.
14 National Academy of Sciences. Institute of Medicine. Food and Nutrition Board. A Report of the Standing Committee on the Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes and its Panel on Folate, Other B Vitamins, and Choline and Subcommittee on Upper Reference Levels of Nutrients. 1998. стр. 211.
15 Hill MJ. Intestinal flora and endogenous vitamin synthesis. Eur J Cancer Prev. 1997;6 Suppl 1:S43–5.