Невидимый орган-микрофлора человека

    Неожиданным результатом, несомненно, является обнаружение  значительного количества аэробных актиномицетов. Специфичность их маркеров - разветвленных жирных кислот с  метильной группой в положении  Δ10 не позволяет предполагать какие-либо иные таксономические группы микроорганизмов, кроме представителей порядка Actinomycetales, содержащих в составе клеточной стенки миколовые кислоты, являющиеся источником 10Ме-разветвленных ЖК. Они содержаться в микобактериях, нокардиях, родокках, видах Actinomadura и других актиномицетах, но не найдены у высших организмов (грибов, растений, животных). Присутствие этих молекул в биоптатах кишечника, крови и других органах и жидкостях человека подтверждается масс-спектрами, а также их анализом в составе музейных культур соответствующих микроорганизмов. Бактерии родов Streptomyces и Nocardiopsis подтверждены также уникальным маркером изо-гексадекановой кислотой (i16). Кроме того, Nocardiopsis dassonvilley  выделен нами в чистой культуре из кишечника.  

Фото 4.  Колония аэробного актиномицета Nocardiopsis dassonvilley, выделенного из пристеночного слоя тонкого кишечника. 

    К ним следует добавить микроорганизмы: Propionibacterium, Actinomyces, Brevibacterium, которые также выделены в чистой культуре и коринеформные бактерии. Наконец, если учесть, что до настоящего времени в некоторых руководствах по микробиологии, как и ранее [Bergi, 8-th Ed.], род Bifidobacterium относят к семейству Actinomycetaceae, то окажется, что актиномицеты филогенетически близки традиционно известным представителям пристеночной микробиоты кишечника. Они повышают значимость микробиоты кишечника для организма хозяина, так как актиномицеты превосходят все прочие микроорганизмы по продукции антибиотиков и витаминов и обладают мощным ферментативным аппаратом. Высокая степень колонизации кишечника актиномицетами не выглядит необычным явлением, если иметь в виду, что они широко распространены в окружающей среде – почве, воде,  воздухе, на внутренних стенах жилых и производственных помещений [Andersen, 1998]. Их обитание в организме человека при таких обстоятельствах выглядит естественным. Действительно, в руководствах по клинической микробиологии отмечается обнаружение актиномицетов и родственных организмов, таких как Mycobacterium, Actinomadura, Propionibacterium, Actinomyces, Corynebacterium, Bifidobacterium в кишечнике и других органах человека. Там они фигурируют (в том числе и бифидобактерии) как участники инфекционных и воспалительных процессов (Mannual on Clinical Microbiology). Однако патогенность актиномицетов, чувствительность к антибиотикам, способы лечения связанных с ними заболеваний являются предметом  единичных специализированных лабораторий и клиник в мире. Трудности в их бактериальной диагностике и культивировании послужили препятствием широкой известности этих микроорганизмов в клинической практике. В том числе при многочисленных заболеваниях, связанных с изменением микробиоты кишечника и кожи.

Фото 5.  Обильный рост на чашке Петри бактерий из биоптата стенки тонкого кишечника свидетельствует о многочисленности и многообразии микробного сообщества.

Фото 6.  Микроскопический гриб из пристеночного слоя тонкого кишечника

    Существенный  вывод для практики диагностики  и мониторинга пристеночной микробиоты кишечника дало одновременное определение  концентрации микробных маркеров в  крови тех же пациентов. Оказалось, что их  концентрация коррелирует с концентрацией микробов на кишечной стенке, измеренной в биоптатах. Это физиологически закономерно, так как при естественной гибели микробных клеток их липиды разбираются ферментной системой кишечника, при этом не использованные на его стенке жирные кислоты микроорганизмов поступают в кроветок.

    Это явление дает возможность контролировать состояние микробиоты кишечника  по данным анализа микробных жирных кислот в капле крови (40 мкл) из пальца.

    Следует лишь учесть, что в кровь попадают также микробные молекулы от микроорганизмов, обитающих на других слизистых оболочках  человека (ротоглотка, урогенитальный тракт), а также из очагов воспаления, вызванных индигенной (собственной) микрофлорой или возбудилем, поступившим извне. Наличие маркеров микроорганизмов такого происхождения в крови теоретически  обусловлено механизмом иммунного ответа на появление возбудителя. Фагоцитирующие клетки организма человека адсорбируют и переваривают антигены микроорганизмов, в том числе и целые клетки, и выводят продукты лизиса в поток лимфатической и кровеносной систем. Кроме фагоцитоза, клетки микроорганизмов разрушаются под действием других механизмов, в том числе собственного апоптоза и лизиса ферментами белкового комплемента крови и других компонентов иммунной защиты. В любом случае разрушение происходит в конечном счете до мономерных составляющих биополимеров. Исходя из основ физиологии обмена биологических жидкостей человека [Физиология человека, М. Мир, 1996], обмен 70% жидкости плазмы с интерстиционным пространством происходит за 1 мин. Поэтому малые фрагменты микробных биополимеров, образующиеся в этом пространстве, поступают в кровь практически сразу. То есть наличие микробных маркеров в крови отражает состав микробных сообществ тела человека, независимо от места обитания микроорганизмов или очага воспаления.  

Иначе говоря, измеряя концентрацию микробных  маркеров в крови можно оценивать  микроэкологический статус человека в  целом.  

    Однако  в норме, то есть при отсутствии симптомов  воспаления или локального инфицирования, их преимущественным источником является микрофлора кишечника. Поскольку ранее  было показано существование гомеостаза микробных маркеров в крови (Белобородова, 1999), то в свете вышеизложенного можно говорить о гомеостазе микробиоценоза кишечника. Это является еще одним подтверждением сходства его состава у людей в норме и различия в патологическом состоянии (Шендеров, 1998). Существенное изменение состава микробных маркеров в крови по сравнению со статистически обоснованной нормой обнаружено при перитоните, воспалениях урогенитальных органов и при кожных заболеваниях - атопическом дерматите, себорейном дерматите, экземах, псориазе, эндокардите, перикардите и лихорадках неизвестной этиологии. 

Как поддерживать нормальную микрофлору. 

Диэтические нюансы.  

    Гомеостаз пристеночной микрофлоры кишечника  предполагает ее постоянство по отношению  к каждодневным диэтическим нюансам. Однако, можно ожидать заметные сдвиги в составе микроорганизмов кишечника при длительных диэтических ориентациях: у вегетарианцев или, напротив, у жителей крайнего севера, имеющих ограничения в растительной пищи. Можно предполагать сдвиги гомеостаза в связи с географическими, расовыми, религиозными или национальными устойчивыми  особенностями питания. Например, у жителей города Лунда (Швеция) больше актиномицетов в кишечнике по сравнению с жителями Москвы. 

    С другой стороны, трудно представить  кратковременную (в течение суток, недели) диэтическую зависимость  состава  микрофлоры кишечника. По существу назначения этот орган должен быть стабильным (гомеостатичным) поскольку определяет композицию множества химических веществ, поступающих в организм хозяина. Эти вещества, в свою очередь, определяют качество физиологических процессов всех других органах и тканях. Они также гомеостатичны, что требует постоянства состава и концентрации необходимых для осуществления клеточных циклов веществ с одной стороны и минимума их ингибиторов с другой. Логично ожидать, что любые существенные отклонения провоцируют патологические последствия. Но этого не происходит из-за того, что в обед вы ели рыбное или овощное, а на ужин мясное или творожное. Объяснение тому не трудно получить, если вспомнить, что на самом деле в кишечник попадает не сами овощи или мясо а продукты их первичной деградации в кишечнике при действии ферментов в кислой среде. То есть упрощенно говоря – белки жиры и углеводы. Эти компоненты, поступающие в тонкий кишечник вместе с секретами пищеварительных желез, называют химусом. В пределах микробного цикла смены популяций (как раз – от суток до недели) колебания в составе химуса микробиологически усредняются. Это обеспечивает равномерное поступление тех двух третей молекул, необходимых для жизнедеятельности человека, которые образуются за счет микробного метаболизма химуса. (Гурманы могут быть разочарованы: на самом деле, поглощая деликатесы они кормят прежде всего не себя, а своих микробов.) Если человек получает достаточно разнообразной пищи – его клетки имеют необходимый  для нормального функционирования набор химических веществ.  

Можно сказать, что рациональпое питание  человека в значительной степени  равно рациональному питанию  микробов кишечной стенки.

    Длительный  дефицит  каких либо функционально важных продуктов, равно как избыток вредных, или ухудшение качества пищи – причина дискомфорта, снижения качества жизни вплоть до патологических изменений тканей и органов и уменьшение продолжительности самой жизни.

    Однако, всякое микробное сообщество субстратспецифично, - его состав зависит от наличия  питательных веществ в месте  обитания. Применительно к кишечнику  и диете это означает что устойчивая смена  потребляемой пищи  (смена диет) должна приводить к сдвигу в гомеостазе микрофлоры кишечной стенки. Например, переход на растительную пищу должен проявиться в снижении доли пептолитических видов микроорганизмов (расщепляющих белок), за счет конкурентного увеличения доли целлюлолитиков и других групп микробов, утилизирущих полисахариды. Преобладание углеводов в рационе вегетарианца способствует увеличению их популяции. Далее по биохимической цепочке в организме-хозяине происходят определенные сдвиги на уровне клеточного метаболизма, которые могут снимать клинические проявления, если они имели место при прежней диете. Равно как и вызывать их при неразумном применении диет, голодания, чрезмерного употребления антибиотиков, некачественных пищевых добавок. Отсюда вывод: знание реального состава микрофлоры кишечника (кишечной стенки, но не фекалий!) и его мониторинг должны быть полезными для научного обоснования и практической эффективности регулирования комфортности жизни, профилактики и лечения заболеваний методами науки диетологии.

    Сведения  о микрофлоре кишечника, получаемые при бактериологическом анализе  фекалий, ограничены по числу контролируемых видов и точности определения  в силу отсутствия возможностей культурального метода исследования с одной стороны  и естественных колебаний их состава  в зависимости от диеты, возраста, пола и других факторов. Например, вариации в составе микроорганизмов кишечной стенки разных людей в норме не превышают 50% относительных по отдельным  видам и менее 20% по сумме, тогда  как в фекалиях субъективные отклонения в концентрации составляют порядок  величины по суммарной биомассе и  два порядка  по отдельным видам. Корректная интерпретация данных в таких условиях требует по крайней мере большого опыта и интуиции. Процесс – подобный воссозданию шедевра классика литературы по содержимому его мусорной корзины.

    Такая нестабильность биомассы микроорганизмов  и их состава в фекалиях является следствием поддержания гомеостаза пристеночной микрофлоры. Все лишнее – избыточный рост микробов, транзиторные микробы, неусвоенный химус вместе с потоком мукоза является естественным стоком кишечника, который и формирует  фекалии. То есть фекалии – тот  буферный резервуар, в который осуществляется сброс излишней, непропорциональной по отношению к гомеостатичному  сообществу кишечной стенки, микрофлоры и не принятых к транспорту через  слизистую оболочку кишечника компонент  химуса и отработанного мукоза с  метаболитами микроорганизмов, не угодных  макроорганизму.

    Как известно, лечение диетой применяют  для нормализации микрофлоры при  заболеваниях желудочнр-кишечного  тракта, как дополнительную терапию  при других патологиях или как  средство достижения определенного  качества кожи, поддержания стабильного  веса и физической формы. Обычно для  этого применяют натуральные  средства и рецепты, уходящие корнями  в опыт древних предков. Но с середины прошлого века в развитых странах  широкое применение для этих целей  обрели пищевые добавки как натурального происхождения, так и полусинтетические или синтетические. В быт прочно вошли биотехнологические кисломолочные продукты и препараты медицинского назначения, содержащие живые или убитые микроорганизмы не традиционных видов и их композиции. Кроме того, быстрыми темпами развивается индустрия производства пищевых волокон, препаратов полиненасыщенных жирных кислот и других полезных, несомненно, продуктов так называемого функционального питания. Это предлагается взамен дефицита соответствующих природных продуктов, который образовался за счет исключения из рациона человека индустриального общества многочисленной группы растений, грубой натуральной пищи, на которой два миллиона лет формировался кишечный микробиоценоз Homo sapience – человека разумного. Это относится в значительной мере к ботаническому разнообразию первобытного человека, употреблявшего «вершки и корешки» лесного и лугового растительного мира. Вряд ли его можно восполнить пищевыми добавками, которые есть суррогат естественного сырья, зачастую получаемого из отходов производства. Всякая технологическая (химическая, термическая, механическая, биологическая) обработка естественного сырья, направленная на получения некого целевого продукта,  приводит к потере других полезных веществ, а нередко – самого продукта. Кроме того, особенно опасны неконтролируемые побочные компоненты, образующиеся в процессе производства, способные принести вред здоровью. Так что, созданная за миллион лет пищевая детерминанта кишечной микробиоты вряд ли пострадала за сотню лет индустриализации и урбанизации жизни. Тем более, что подавляющая часть населения планеты, обитающая в сельских местностях, или в развивающихся странах до сих пор употребляет натуральную пищу. Сокращение его ботанического разнообразия пока не выглядит в историческом смысле фатальным. Во-первых по факту продолжения увеличения средней продолжительности жизни от примерно тридцати лет у пещерного человека до 40-50 в средние века и 60-70 в наше время. Отсюда видно, что дело не в ботаническом разнообразии и грубой пище, а  благосостоянии популяции. Можно и в наш век назвать народности, живущие растительной пищей и охотным промыслом. Нетрудно догадаться, что их здоровье и продолжительность жизни значительно меньше чем жителей развитых экономически стран. Выходит, в Японии самая высокая продолжительность жизни не потому, что там наивысший уровень потребления пищевых добавок, а потому, что ее жители одни из самых состоятельных в мире и могут себе позволить прежде всего употреблять в пищу разнообразные растительные, животные, - особенно море-продукты (причем, что важно, свежие!).  Если вам не хватает 3- или 6- омега-полиненасыщенных кислот - полезнее ввести в рацион печень трески или другие морепродукты с высоким содержанием этих веществ, чем покупать в аптеке суррогатные препараты. Лучше употреблять в пищу натуральный виноград, если вам позволяет достаток, чем пополнять дефицит пищевых волокон, покупая патентованные пищевые волокна, приготовленные из виноградных выжимок - отходов виноделия.