Комплексная лабораторная диагностика - основа мониторинга за микробной экологией кишечника человека

В настоящее время под микробиоценозом кишечника понимают микроэкологическую систему организма, сложившуюся в процессе филогенетического развития в пищеварительном тракте человека и животных.

Микробная флора кишечника участвует во многих жизненно важных процессах макроорганизма, который в свою очередь является для нее средой обитания. На значение микробной флоры для здорового человека впервые обратил внимание в 1914 году И. И. Мечников [1, 2, 9].

Одна из основных функций нормальной микрофлоры - защитная, так как бактерии - симбионты человека обладают выраженной антагонистической активностью по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам.

Так, например, бифидобактерии образуют в процессе своей жизнедеятельности молочную, уксусную, муравьиную и янтарную кислоту, что снижает рН среды кишечника и препятствует колонизации его посторонними микроорганизмами, попавшими сюда извне. Лактобациллы в процессе брожения молочной кислоты образуют антибиотические вещества - лактолин, лактоцидин, ацидофилин.

Таким образом, представители основной и сопутствующей микрофлоры кишечника тормозят рост и размножение гнилостных и патогенных микроорганизмов - кишечных палочек с атипичными биологическими свойствами, клебсиелл, протеев, некоторых видов сальмонелл и шигелл, золотистого стафилококка.

Участие нормальной микрофлоры кишечника в обменных процессах организма человека определяется, с одной стороны, утилизацией кишечными микроорганизмами непереваренных пищевых соединений и инактивацией биологически активных веществ, выделяющихся с пищеварительными соками, а с другой стороны, синтезом представителями нормофлоры кишечника витаминов группы В, витамина К, никотиновой и фолиевой кислот, различных биологически активных соединений: эстрогенов, промазина, морфина, колхицина, дигоксина и др. [5, 7, 10-12].

Еще одной из важнейших функций микрофлоры организма человека является участие в формировании иммунобиологической реактивности макроорганизма. Показано, что в результате антигенной стимуляции аутофлорой иммуной системы в организме человека создается и поддерживается общий пул иммуноглобулинов [5].

Таким образом, нормальная микрофлора с ее специфическими функциями - защитной, обменной и иммуноиндуцирующей - определяет микробную экологию пищеварительного тракта и участвует в поддержании гомеостаза макроорганизма [7, 10, 12].

Нарушение любой из функций микробиоценоза кишечника приводит к нарушению различных видов метаболизма, возникновению дефицита микронутриентов - витаминов, микроэлементов, минеральных веществ в организме человека, снижению его иммунного статуса.

Нарушения состава и количественного соотношения в микробиоценозе кишечника, получивших термины "дисбактериоз", "дисбиоз" или "микроэкологический дисбаланс", возникают от разноообразных причин, но в основе развития этих нарушений лежит изменение условий обитания в биотопе - микроэкологический дисбаланс, в результате которого популяции одного или нескольких видов аутофлоры или видов, занесенных из других биотопов хозяина или внешней среды, получают преимущества для роста и размножения перед своими конкурентами и приобретают несвойственное им доминирующее положение в микробиоценозе.

Дисбиотические сдвиги в микробиоценозе кишечника наступают задолго до клинических проявлений и служат предвестником отклонений в клинико-физиологическом статусе организма человека. Этот микроэкологический дисбаланс со временем проявляется местными симптомами, а затем и общими нарушениями, которые отягощают течение различных заболеваний человека и затрудняют его лечение [1, 3, 12].

С этих позиций проблема борьбы с дисбиозом кишечника приобретает большую актуальность для самых различных отраслей клинической медицины, а разработка экспрессных и автоматизированных методов лабораторной диагностики, являющихся основой системы лабораторного мониторинга за микробной экологией кишечника, рассматривается как один из путей повышения эффективности лечения этого патологического состояния организма человека.

В данной работе представлена оригинальная система лабораторного мониторинга за состоянием микробиоценоза толстой кишки, которая была разработана и предложена нами к внедрению в учреждениях Медицинского центра Управления делами Президента РФ (МЦ).

Диагностика дисбиоза основывается, как правило, на результатах микробиологического исследования кала пациентов, которое является достаточно трудоемким, а главное длительным (не менее 5 дней) лабораторным анализом.

Поэтому в последние годы приобрели большую актуальность поиски экспрессных методов, позволяющих в короткие сроки и достоверно диагностировать дисбиоз кишечника. Наиболее перспективным, на наш взгляд, является хроматографический метод, который позволяет определять в выделениях человека различные химические соединения, связанные с жизнедеятельностью его нормофлоры.

И микробиологический, и биохимический (хроматографический) метод диагностики дисбиоза имеют как свои преимущества, так и недостатки, поэтому мы разработали схему лабораторной диагностики дисбиоза толстой кишки, включающую оба эти метода.

1-й этап. При поступлении больного из группы риска у него берется кал на экспрессное биохимическое исследование и определяется его микробный метаболитный паспорт фекалий - ММПФ (см. ниже). При выявленных изменениях в показателях ММПФ проводится их оценка и назначается целенаправленное микробиологическое исследование фекалий больного. Больному назначаются пробиотики, оказывающие общее действие на микроэкологическую систему кишечника (олигосахариды, пищевые волокна, хилак форте и т. д.) и соответствующая диета.

2-й этап. Проводится целенаправленное, углубленное бактериологическое исследование испражнений больного и определяются микробиологические критерии дисбиоза кишечника. Проводится оценка степени тяжести выраженности микроэкологического дисбаланса, его фаз и форм. На основании полученных данных микробиологического анализа подбирается индивидуальная схема коррекции микроэкологических нарушений (фаги, кишечные антисептики, биологические бактерийные препараты, лечебные травяные сборы и т. д.).

3-й этап. В ходе терапии микроэкологического дисбаланса кишечника оценивается ее эффективность. Для этого используется биохимический экспресс-метод определения показателей ММПФ. На основе полученных результатов проводится необходимое (если нужно) изменение схемы с целью повышения эффективности лечения.

4-й этап. По завершении курса терапии микроэкологического дисбаланса с помощью биохимического метода оценивается состояние кишечного микробиоценоза и эффективность проведенной терапии.

На наш взгляд, подобная схема организации лабораторного исследования улучшит диагностику дисбиоза кишечника у широкого круга населения, позволит осуществлять индивидуальную терапию и обеспечивать ее своевременную коррекцию в зависимости от состояния нормальной микрофлоры пищеварительного тракта.

Нами также были отработаны современные микробиологические критерии эубиоза толстой кишки, характеризующие нормальное соотношение различных видов микробов в биоценозе толстой кишки, полученные при исследовании практически здоровых людей - доноров Банка крови Центральной клинической больницы МЦ (табл. 1) [8].

Таблица 1

В табл. 2 представлены критерии биохимической активности микроорганизмов толстой кишки, полученные у того же контингента практически здоровых людей [4].

Таблица 2

Эти критерии объединены в микробный метаболитный паспорт фекалий, состоящий из двух разделов. Первый раздел включает в себя абсолютные (интегральные) показатели, которые выражают суммарную биохимическую активность всей микробной популяции толстой кишки в целом.

Во второй раздел включены показатели, которые получили название относительных (специфичных). Они отражают внутри- и межгрупповые биохимические взаимосвязи в микроценозе толстой кишки. Так, профиль летучих жирных кислот (ЛЖК) фекалий характеризует биохимическую активность анаэробов, являющихся представителями основной флоры микробиоценоза кишечника и некоторых других анаэробов, например бактероидов, в отношении углеводов.

Профиль других карбоновых кислот (ДКК) характеризует биохимическую активность как аэробных, так и анаэробных кишечных бактерий в отношении углеводов. Профиль фенольных соединений (ФС) характеризует биохимическую активность представителей микробиоценоза кишечника в отношении ароматических аминокислот. Профиль аминов (АмП) характеризует биохимическую активность представителей микробиоценоза кишечника в отношении аминокислот.

На основании микробиологических и биохимических критериев эубиоза и дисбиоза нами была разработана оригинальная классификация степеней тяжести дисбиотического процесса в толстой кишке. Эта характеристика степеней тяжести дисбактериоза толстой кишки может рассматриваться как основа практической оптимизации современных подходов к лечению и профилактике дисбиозов.

I степень тяжести - увеличено или уменьшено общее количество кишечных палочек. Кишечные палочки с атипичными свойствами отсутствуют. Количество бифидобактерий и лактобацилл не изменено.

Изменения в общих показателях микробного метаболитного паспорта фекалий характерны лишь в отношении пула летучих жирных кислот, содержания фенилпропионовой кислоты, скатола и метиламина. Общее содержание летучих жирных кислот у больных с I степенью тяжести дисбактериоза может быть меньшим или большим по сравнению со здоровыми лицами. Снижено содержание скатола.

Напротив, содержание фенилуксусной кислоты и метиламина повышено. Отмечаются изменения удельного веса щавелевоуксусной кислоты в профиле ДКК. Дисбактериоз латентный, компенсированный, кишечные дисфункции не регистрируются.

II степень - незначительно снижено количество бифидобактерий и лактобацилл. Наблюдаются количественные и качественные (появление форм с атипичными биологическими свойствами) изменения кишечных палочек. Высеваются в незначительном количестве условно-патогеннные кишечные микроорганизмы.

Отмечаются изменения как в общих, так и в специфических показателях микробного метаболитного паспорта фекалий, что выражается в снижении величины экскреции с фекалиями фенольных соединений: n-крезола и индола. В десятки раз уменьшается количество скатола в испражнениях.

Обратная картина наблюдается в отношении фенилпропионовой кислоты, количество которой на порядок превышает таковое у здоровых лиц. Профиль ФС также меняется: удельный вес индола возрастает более чем в 2 раза, несколько понижен удельный вес n-крезола и более чем в десять раз снижен удельный вес скатола.

В целом экскреция с фекалиями карбоновых и ароматических аминокислот, фенольных и индольных соединений (за исключением фенилаланина) при II степени тяжести дисбиоза снижена. Снижается экскреция с фекалиями гистамина и серотонина. Изменен АмП: удельный вес гистамина и серотонина ниже, удельный вес представителя простых аминов - метиламина выше. Дисбактериоз локальный (местный), субкомпенсированный, кишечные дисфункции, как правило, не наблюдаются.

III степень - значительное снижение количества бифидобактерий (105-106) в сочетании со снижением количества лактобацилл и резким изменением типичных свойств кишечных палочек (значительное преобладание гемолитических, лактозонегативных форм). Увеличение количества условно-патогенных бактерий с патогенными свойствами (гемолиз эритроцитов) и дрожжеподобных грибов (рода Кандида, Геотрихум и др.).

Характерны еще более выраженные изменения как в общих, так и в специфических показателях микробного метаболитного паспорта фекалий. Снижена величина экскреции с фекалиями фенольных соединений: n-крезола и индола. В фекалиях практически отсутствует скатол. Напротив, содержание фенилпропионовой кислоты в каловых массах резко увеличивается. Профиль ФС меняется таким образом, что существенно увеличивается удельный вес индола и значительно снижается удельный вес n-крезола.

Существенно изменяется величина экскреции аминов: содержание в фекалиях гистамина и серотонина может быть выше или ниже по сравнению с нормой (зависит от нозологической формы основного заболевания). Содержание карбоновых кислот в фекалиях больных с III степенью дисбиоза меняется следующим образом: резко уменьшается пул ЛЖК, практически не обнаруживается щавелево-уксусная кислота и значительно возрастает экскреция с каловыми массами a-кетоглутаровой кислоты. Изменен профиль ЛЖК.

При нарушениях стула по типу диареи удельный вес уксусной кислоты ниже, удельный вес пропионовой и масляной кислоты, наоборот, повышен, при констипации наблюдается противоположная картина. Отмечается снижение или увеличение удельного веса молочной и аналогичные изменения удельного веса a-кетоглутаровой кислоты в профиле ДКК. Дисбактериоз локальный (местный), декомпенсированный, кишечные дисфункций, как правило, наблюдаются.

IY степень - резкое снижение или отсутствие бифидобактерий, значительное уменьшение количества лактобацилл, резкое уменьшение количества или отсутствие кишечных палочек с типичными свойствами, значительное возрастание количества как облигатных, так и факультативных видов (в норме не встречающихся) кишечных бактерий и дрожжеподобных грибов с патогенными свойствами.

Выявляются патогенные бактериии (сальмонеллы, шигеллы, иерсинии). Качественные изменения в микробном метаболитном паспорте остаются такими же, как и при III степени, но их количествен ные характеристики еще более изменены, характерна глубокая разбалансировка биохимических регуляторных механизмов микробной экосистемы, сочетающаяся с аналогичной разбалансировкой микробной инфраструктуры кишечника.

Дисбактериоз распространенный (с бактериемией), декомпенсированный (с угрозой генерализации инфекции, сепсиса или септикопиемии), наблюдаются выраженные кишечные дисфункции.

Таким образом, полученные результаты позволили нам создать систему современного микроэкологического мониторинга за микробной экологией кишечника человека. Эта система имеет все необходимые элементы для ее успешного функционирования: схему проведения лабораторного исследования, методы, которыми это исследование будет проводиться, критерии для оценки полученных результатов и, наконец, классификацию, позволяющую поставить диагноз и назначить соответствующую терапию.

Литература

1. Билибин А. Ф. // Тер. арх. -1967. - № 11. - С. 21-28.

2. Билибин А. Ф. // Клин. мед. - 1970. - № 2. - С. 7-12.

3. Воробьев А. А., Иноземцева Л. О., Буданова Е. П. и др. // Вестн. РАМН. - 1995. - № 5. - С. 59-64.

4. Комплексная диагностика, лечение и профилактика дисбактериоза (дисбиоза) кишечника в клинике внутренних болезней. Метод. реком. / Митрохин С. Д., Ардатская М. Д., Никушкин Е. В., Иваников И. О. и др. - М., 1997. - 45 с.

5. Куваева И. Б., Ладодо К. С. Микроэкологические и иммунные нарушения у детей. - М., 1991. - 240 с.

7. Митрохин С. Д. //Антибиотики и химиотерапия. - 1991. -№ 8. - С. 46-50.

8. Митрохин С. Д., Минаев В. И., Никушкин Е. В. и др. // Клин. вестн. - 1997. - № 4, ч. 1. - С. 38-40.

9. Перетц Л. Г. Значение нормальной микрофлоры для организма человека. - М., 1955. - 436 с.

10. Haenel H., Bending J. // Pergramon. Press. - 1975. - Vol. 1. - № l. - P. 21-69.

11. Hidaka H., Eida T., Takizawa T. et al. // Bifidobacteria Microflora. - 1986. - Vol. 5. - № l. - P. 37-50.

12. Intestinal microflora in Health and Disease / Ed. Hentges D.J. - Acad. Press, N. Y., e. a., 1983. - 566 p.