В толстой кишке обитают 70% всех микроор­ганизмов, населяющих организм человека [28]. Толстая кишка и населяющая ее микробиота вы­полняют роль уникального естественного биоре­актора с идеальными условиями для осуществле­ния метаболических функций. В ее полости ста­бильно поддерживается температура в 38 °C, по­стоянно поступают разнообразные субстраты: не­переваренная пища, слизь, слущенные эпителиоциты из вышележащих отделов ЖКТ и ферменты, продуцируемые как железами пищеварительного тракта, так и собственными микроорганизмами. К этому следует добавить постоянное движение как субстратов, так и ферментов вследствие моторики кишки.

Здесь уместно вспомнить о термине «эндосим­бионт». Его применяют для обозначения микро­организма, живущего внутри другого организма (хозяина) и приносящего ему пользу. Попутно стоит упомянуть о том, что термин «симбиоз» в англоязычной литературе используется в широ­ком смысле - для обозначения группы взаимо­отношений - мутуализма, комменсализма и па­разитизма. При этом, эндосимбионтами обычно называют лишь организмы, которые находятся с хозяевами во взаимовыгодных (мутуалистиче- ских) взаимоотношениях. Эндосимбиоз широко распространен в биосфере и играет важную роль в функционировании большинства экосистем. Из классических работ известно, что большая часть эндосимбионтных бактерий располагаются при­стеночно (мукозная микрофлора) в виде микро­колоний, фиксированных на эпителиоцитах тол­стой кишки благодаря наличию на их поверхно­сти лектинов. Лектины - белковые соединения, они содержат гликопротеины и комплементарны рецепторам на наружной мембране колоноци- тов, в состав которых входят сфинголипиды [29]. Микроколонии бактерий защищены от внешних воздействий особой биопленкой. В ее состав вхо­дят экзополисахариды микробного происхожде­ния и секрет бокаловидных клеток муцин. Через образующийся экзополисахаридно-муциновый матрикс происходит обмен веществ между бак­териями и содержимым толстой кишки. Меньшая часть микроорганизмов, обитающих в толстой кишке, располагаются в ее просвете, а значит, не имеют постоянной локализации [30, 31]. По­мимо этого, кишечный эпителий непрерывно об­новляется, причем полная его замена происходит каждые 2-4 сут [32]. Отторгнутые колоноциты вместе с фиксированными на их наружной мем­бране микроколониями бактерий «сбрасываются» в полость кишки (до 250 г/сут) и выделяются с ка­ловыми массами, которые на 30-55% состоят из микробных тел [33, 34].

Нормальная микрофлора желудочно­кишечного тракта человека представляет собой систему множества микробиоценозов. Известны более 10 000 видов микробов, населяющих ки­шечник. Из них 62% мало изучены, а более 99% - не культивируются или плохо культивируются. Стабильность микробиоты человека формиру­ется к 7 годам и во многом зависит от характера питания, сначала в детском возрасте, а потом и у взрослого человека. Кроме того, различные вну­тренние и внешние факторы могут вызывать из­менение состава и свойств кишечной микрофло­ры, нарушать ее локальные и системные функции.

Толстая кишка обладает самой высокой плот­ностью распределения микроорганизмов в теле человека. В ней содержится 1012 КОЕ микроор­ганизмов, что составляет практически 30% сухой массы фекалий. Здесь обнаружены более 500 ви­дов представителей микробиоценоза. При этом число анаэробных микроорганизмов в 1000 раз превышает число аэробных. Микрофлора толстой кишки распределяется так, что имеет место пре­обладание ее в просвете толстой кишки над ми­крофлорой, находящейся в слизистом слое. Тес­ный контакт между отдельными представителями микрофлоры, продуктами их метаболизма, слизи­стым слоем и химусом обеспечивает синергети­ческое взаимодействие между ними. Кишечник, как и сосуды, с точки зрения формы, представ­ляет собой вариант трубки. Однако, в отличие от последних, его отделы имеют в своей структуре дополнительный слой, прилежащий к слизистой оболочке - биопленку сообщества бактерий.

В табл. 2 и 3 представлено распределение и локализация микробиоты в желудочно-кишечном тракте [35].

Всю доступную для культивирования нормаль­ную микрофлору условно подразделяют на обли­гатную анаэробную (70%; в основном бифидо­бактерии и бактероиды), факультативную (10%; в основном кишечные палочки, лактобациллы и энтерококки) и транзиторную (0,01%; преиму­щественно стафилококки, клостридии, протей, грибы) [36]. Отношение анаэробов к аэробам до­статочно постоянно и составляет в среднем 10:1 независимо от исследуемой области, будь то ки­шечник или, например, кожа [37]. Это связано с особенностями строения слизистой оболочки. В норме поверхность энтероцитов покрыта толстым (около 0,5 мм) слоем слизи, главными компонен­тами которой являются гликопротеины. Слизь, прежде всего, предохраняет клетки от механиче­ского повреждения и облегчает движение пищи по пищеварительному тракту. Со стороны просве­та кишечника слизистый гель непроницаем для высокомолекулярных соединений с молекулярной массой более 1 кДа, хотя в обратном направлении могут транспортироваться IgA, альбумин и дру­гие белки значительно большего размера. Однако пепсин способен постепенно расщеплять гликопротеины на субъединицы. Поэтому разрушение слизи в норме сбалансировано ее непрерывным образованием и секрецией из бокаловидных кле­ток. В области, непосредственно прилегающей к эпителию, благодаря работе натриевых насосов на плазматических мембранах эпителиоцитов и своеобразию структуры поверхностных глико­протеидов поддерживается отрицательный по­тенциал. В различных отделах кишечника вели­чина его колеблется от -50 до -220 мВ, что обу­славливает отсутствие в данной зоне кислорода и его токсичных метаболитов (супероксид-анион и т.д.). Этим же, в значительной мере, объясняется и «этажность» расселения различных видов бак­терий: в непосредственном адгезивном контакте с эпителием находятся строгие анаэробы (бифидо­бактерии, бактероиды), далее располагаются фа­культативные анаэробы, еще выше - аэробы.

Совокупность микрофлоры толстой кишки находится в непосредственном контакте с апи­кальной мембраной колоноцитов и формирует в слизистом слое микроколонии. Количественный и качественный состав полостной микрофло­ры в отличие от микрофлоры слизистого слоя определяется поступлением неперевариваемых пищевых волокон и поэтому наиболее изменчив. Бифидо- и лактобактерии фиксируются на не- перевариваемых в тонкой кишке полисахаридах, олигосахаридах и других макромолекулах, образуют на них колонии и используют их же в каче­стве субстратов своих ферментативных реакций. Поэтому пищевые волокна наделяют пребиотическими свойствами. Структура, распределение и тесное морфофункциональное взаимодействие микрофлоры с пристеночными слоями апикаль­ной мембраны толстой кишки создают целостный микробно-тканевой комплекс, состоящий из ми­крофлоры, неперемешивающегося водного слоя, слоя слизи и углеводной оболочки.

В настоящее время идентифицировано 24 вида бифидобактерий (от лат. bifidus - раздвоен­ный, расщепленный надвое), объединенных в род Bifidobacterium, который относится к семейству Actinomycetaceae. Все виды бифидобактерий при первичном выделении являются строгими анаэ­робами, однако, в присутствии углекислого газа они могут стать толерантными к кислороду, что может иметь значение у пациентов с метеориз­мом. Они представлены грамположительными клетками, не образуют спор и капсул, неподвиж­ные, представляют собой вариабельные по форме палочки размерами 0,5-1,3×1,5-8 мкм, по форме прямые, изогнутые, разветвленные, раздвоенные Y- или V-формы, булавовидные, лопатовидные. Микроскопическая картина каждого вида бифи­добактерий имеет особенности по размеру, форме и расположению клеток. Ветвление происходит в среде, неполноценной в отношении источников питания. Появление полиморфных клеток у бифи­добактерий индуцируется катионами одновалент­ных металлов: калия, натрия, лития, цезия, а так­же исключением из среды культивирования одной из четырех аминокислот: DL-аланина, DL-серина, DL-аспарагиновой кислоты, L(+)-глутаминовой кислоты, смесь которых предотвращает ветвление клеток.

Для размножения бифидобактерий оптималь­ной является температура 37-41 °С и рН 6,0-7,0. При рН ниже 4,5 и выше 8,5 рост микроорганиз­мов прекращается. Многие виды нуждаются в биотине, пантотеновой кислоте, цистеине, ри­бофлавине, пуриновых и пиримидиновых осно­ваниях, пептидах, аминосахарах, коферменте А, олигосахаридах, некоторых ненасыщенных жир­ных кислотах и др. Для отдельных штаммов не­обходимы углекислый газ, аммиак, гистидине. Из аминокислот требуются лизин, пролин, серин, аланин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты. Некоторые штаммы бифидобактерий растут при наличии азотфиксирующих олигосахаридов - N-ацетил-глюкозамина, N-ацетил-галактозамина, N-ацетил-маннозамина и др., которые содержатся в женском молоке, но отсутствуют в коровьем.

Бифидобактерии являются хемооргано- трофами (прокариоты, которые в качестве ис­точника энергии используют окислительно­восстановительные реакции), поэтому активно сбраживают сахарозу, галактозу, фруктозу, маль­тозу, мелибиозу, раффинозу, лактозу и др. с обра­зованием в основном уксусной и молочной кислот в молярном соотношении 3: 2. Образуются также примеси муравьиной и янтарной кислот, этано­ла. Бифидобактерии не продуцируют каталазы, масляную и пропионовую кислоты, не образуют индол, аммиак, сероводород, фенол, не восста­навливают нитраты. Они синтезируют витамины группы В (В1 В2, В6, В12, никотиновую и фолиевую кислоту), витамин К, также незаменимые амино­кислоты, при этом в качестве азота используют аммиак.

Бифидобактерии проявляют антагонистиче­скую активность по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам, разруша­ют некоторые канцерогенные вещества, образуе­мые представителями кишечной микрофлоры при метаболизме азотсодержащих молекул, выполняя, таким образом, роль «второй печени».

В род Bacteroides (от греч. bakterion, палочка + eidos, вид, форма) семейства Bacteroidaceae, от­дела Gractlicutes включены прямые или изогну­тые палочковидные бактерии 0,5-0,8×1-2 мкм, строгие анаэробы, не образуют спор (но могут образовывать капсулу), большинство - неподвиж­ны. Бактероиды разделяют на группы Bacteroides fragilis и Bacteroides ureolyticus. Bacteroides fragilis - основная группа бактероидов нормаль­ной микрофлоры кишечника, включает 9 видов неподвижных бактерий, образующих капсулу. Содержат эндотоксин, образуют нейраминидазу, гиалуронидазу и фибринолизин, часто неравно­мерно окрашиваются по Граму. Хемоорганотрофы, ферментируют углеводы и белки. Основными продуктами брожения являются янтарная, уксус­ная, молочная и изовалериановая кислоты. Уча­ствуют в синтезе витаминов В1, В2, В3, В5, В6, В9, К; абсорбции растворению кальция и железа. Бак­тероиды являются естественными антагонистами шигелл, сальмонелл, некоторых видов эшерихий. В связи с тем, что анаэробное культивирование является трудоемким и дорогостоящим процес­сом, во многих лабораториях бактероиды не опре­деляются.

На основе анализа микробиома в зависимости от преобладания того или иного вида бактерий в кишечнике некоторые авторы предлагают выде­лять энтеротипы. Этот термин обозначает устой­чивые кластеры на основе микробного состава в образцах из кишечника человека, которые опреде­ляются преобладанием тех или иных ключевых родов бактерий и не являются популяционно- и континент-специфичными [15]:

К кишечной экосистеме типа Бактероиды при­надлежат лакто- и бифидобактерии. В основном она характерна для людей, употребляющих боль­шое количество белков и жиров животного проис­хождения. Бактероиды активно метаболизируют углеводы, в связи с чем снижают риск развития ожирения.

Кишечная система типа Превотелла представ­лена анаэробными неспороносными бактериями. Род Превотелла включает грамотрицательные полиморфные, неподвижные, неспороносные па­лочки, ферментирующие или частично ферменти­рующие углеводы, синтезирующие витамин В1 и фолиевую кислоту. Данный энтеротип в большей степени характерен для людей, употребляющих большое количество растительной пищи, осо­бенно клетчатки и углеводов. Однако в процессе жизнедеятельности эти микроорганизмы способ­ны синтезировать фосфолипазу А, которая может разрушать муцины и гликопротеиды слизи и по­вреждать слизистую оболочку кишечника.

Руминококки - род грамположительных не­подвижных анаэробных неспороносных бакте­рий. Они играют ключевую роль в расщеплении целлюлозы из пищевых крахмалов (с образова­нием метана). Получаемую в результате энергию используют в первую очередь сами энтероциты. Эти микроорганизмы улучшают всасывание угле­водов и способствуют внутриклеточному нако­плению йодофильного полимера глюкозы. Поэ­тому с энтеротипом 3 связано увеличение риска ожирения. Вместе с тем, руминококки участвуют в синтезе бутановой (масляной) кислоты, которая является основным энергетическим материалом для энтероцитов. Кроме того, с ней связывают снижение риска развития рака и воспалительных заболеваний кишечника, улучшение аппетита. Снижая рН кишечного содержимого, масляная кислота создаёт неблагоприятные условия для жизни и развития условно-патогенной микрофло­ры. Например, уменьшает колонизацию кишечни­ка такими бактериями, как эшерихии, сальмонел­лы, клостридии. Использование антибиотиков, применение конкретных диетических режимов, а также изменение режима питания в дальних пу­тешествиях имеют ограниченное влияние на со­став микробиоты. Внутривидовой состав Бакте­роидов и Фирмикут имеет значительно большее сходство, чем общей микробиоты. Микробиота кишечника содержит специфические для конкрет­ного вида типы микроорганизмов, присутствие которых сохраняется на протяжении многих лет, однако, их относительное содержание может зна­чительно изменяться. Поэтому статус энтеротипа представляется изменяющейся характеристикой микробиоты. Микробиота кишечника содержит определенное число облигатных представителей, и ее изменения во время взрослой жизни в пер­вую очередь влияют на обилие, но не на наличие конкретных микробных видов [38]. Чёткие крите­рии определения энтеротипов отсутствуют; кроме того, результаты ряда исследований указывают на незначительное преобладание в биотопах орга­низма ключевых бактериальных родов.

Толстая кишка человека представлена обшир­ным, сложным и динамичным консорциумом микроорганизмов. Они обеспечивают два важных процесса:

Производство энергии является преимуще­ственным процессом анаэробной ферментации, субстратами которой служат поли- и олигоса­хариды, а также некоторые другие вещества. В результате гликолиза образуется аденозинтри- фосфат (АТФ). АТФ во всех клетках тела чело­века выполняет роль универсальной молекулы, с которой переносится энергия для обеспечения специфических функций клеток. Вырабатывая ко­роткоцепочечные жирные кислоты, резидентные микроорганизмы благоприятно влияют на диффе- ренцировку и пролиферацию энтероцитов, синтез биотина, фолиевой кислоты и витамина К. При этом они способны расщеплять непереваренные пищевые вещества, особенно углеводы и эндоген­ную слизь эпителиального происхождения, уско­рять всасывание кальция, магния, железа. Мета­болическая активность микрофлоры организма хозяина позволяет извлекать ценную энергию и различные субстраты, полезные как для целого организма, так и для роста и размножения соб­ственных бактерий.

Одним из важнейших эффекторов нормальной микрофлоры кишечника являются жирные кис­лоты с короткой цепью или короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК). В процессе пищева­рения из сливочного жира они образуются лишь в небольшом количестве. Основная их доля про­дуцируется микробиотой толстой кишки в ре­зультате ферментации полисахаридов и других неперевариваемых в тонкой кишке компонентов. При нормальном пищеварении эти вещества по­ступают в толстую кишку, поскольку не могут быть утилизированы макроорганизмом в связи с отсутствием соответствующих ферментных си­стем. Перевариваемые углеводы, такие как глю­коза и лактоза, в норме практически полностью расщепляются в тонкой кишке, но они не служат источниками энергии для толстой кишки, хотя кишечные бактерии и могут их утилизировать. Собственные анаэробные бактерии толстой киш­ки расщепляют полисахариды растительных во­локон путем анаэробного брожения, синтезируют из них за сутки более 300 ммоль/л КЦЖК, и их со­лей, в основном ацетата, пропионата и бутирата, а также газов: двуокиси углерода, водорода, мета­на, аммиака, оксида азота. Концентрация КЦЖК в проксимальных отделах толстой кишки достигает 70-140 ммоль/л, в дистальной части снижается до 20-70 ммоль/л. Соотношение концентраций ацетат/пропионат/бутират в толстой кишке составля­ет примерно 60:25:15. Колоноциты утилизируют жирные кислоты с короткой цепью для собствен­ных энергетических потребностей и других целей [39].

Физиологические эффекты КЦЖК проявляют­ся в совокупности как локальных действий в тол­стой кишке, так на уровне организма. Основные локальные «задачи» КЦЖК сводятся к поддержа­нию функциональной активности толстой кишки, а также к сохранению целостности структуры ее слизистой оболочки и крипт. При этом функцио­нальные элементы клеток, находящихся в состоя­нии апоптоза, поглощаются и используются дру­гими энтероцитами.

КЦЖК приписывают антиканцерогенное дей­ствие. Показано, что бутират ингибирует деацетилирование гистонов, что приводит к изменению структуры хромосом, генной экспрессии и тор­можению пролиферации клеточных линий адено­карциномы толстой кишки человека. Обнаруже­но, что масляная кислота модулирует экспрессию генов, регулирующих клеточный цикл и активи­рующих апоптоз в раковых клетках толстой киш­ки. Пропионат показал более слабое антипролиферативное действие [40].

КЦЖК формируют защитные реакции, предо­храняющие колоноциты от свободнорадикаль­ного повреждения и воздействия эндогенных токсинов. Механизм действия жирных кислот с короткой цепью в этом направлении заключается в стимуляции экспрессии генов, ответственных за синтез ферментов, которые способствуют по­вышению резистентности колоноцитов к воздей­ствию повреждающих агентов [41].

КЦЖК модулируют распознавание и уничто­жение собственных мутантных, в том числе опу­холевых клеток, патогенных микроорганизмов и продуцируемых ими веществ, способных нару­шить генетический гомеостаз. Они включаются в регуляцию ответа локальных и отдаленных лим­фоидных органов на антигенный раздражитель путем подавления или стимуляции выброса спец­ифических эффекторных клеток и долгоживущих клеток памяти и могут прямо или косвенно высту­пать в роли иммуномодуляторов. Так, в модель­ных опытах на крысах показано, что КЦЖК, как добавка к рациону крыс, повышают активность естественных клеток-киллеров. Фармакологи­ческие дозы ацетата, вводимые внутривенно как здоровым субъектам, так и онкологическим боль­ным, увеличивали синтез антител в перифериче­ской крови, усиливали активность естественных клеток-киллеров и аллогенную реакцию смешан­ных лимфоцитов. Функциональная значимость производных масляной кислоты определяется также продукцией медиаторов межклеточного взаимодействия, например цитокинов и других факторов врожденного иммунитета [42, 43].

Энергозатраты колоноцитов на 70% обеспечи­ваются за счет КЦЖК, в основном масляной кис­лоты. Апикальная мембрана колоноцита активно метаболизирует бутират, конкурируя с доступны­ми субстратами, такими как глюкоза. Устойчивый синтез КЦЖК поддерживает стабильный состав нормальной кишечной микрофлоры хозяина за счет поддержания оптимальных значений рН в просвете толстой кишки и влияния на экспрес­сию генов микроорганизмов. Таким путем КЦЖК становятся важным фактором колонизационной резистентности слизистой оболочки толстой киш­ки и нормализуют метаболическую активность локальной микрофлоры. В результате улучшают­ся местные колонопротективные свойства и ба­рьерная функция толстой кишки в целом, так как предотвращаются возникновение эндотоксемии и транслокация микроорганизмов через кишечный барьер во внутреннюю среду организма [44, 45].

Физиологические механизмы действия КЦЖК определяют клинические эффекты моторики тол­стой кишки [46]. Сократительная деятельность гладкомышечных клеток во многом зависит от ло­кальных регуляторных воздействий на них со сто­роны нейротрансмиттеров энтеральной нервной системы, которые выделяются непосредственно в окончаниях нервных волокон мейсснеровского и ауэрбахова сплетений и гормонов, которые секретируются в эндокриноцитах толстой кишки. Мо­лекулярный механизм действия масляной кисло­ты, как представителя КЦЖК, заключается в том, что увеличение ее концентрации в просвете тол­стой кишки стимулирует на апикальной мембра­не эндокриноцитов экспрессию рецепторов для взаимодействия с молекулами масляной кислоты.

Паракринное действие масляной кислоты в толстой кишке реализуется L-эндокринными клетками, которые в ответ на увеличение кон­центрации КЦЖК в просвете кишки повышают секрецию и выброс в локальный кровоток пеп­тидных гормонов: глюкагоноподобного пептида, пептида YY и окситомодулина, в таком случае эти гормоны оказывают пара- и юкстакринное дей­ствие. Например, пептид YY увеличивает порог возбудимости висцеральных механорецепторов, за счет чего угнетает фазные сокращения гладко­мышечных клеток стенки толстой кишки.

Абсорбция КЦЖК через апикальную мембрану колоноцита совершается по принципу антипорта, т.е. сопровождается выходом из колоноцита ио­нов Н+. В итоге снижается рН кишечного химуса, в свою очередь происходит закисление химуса, что способствует росту бифидо- и лактобактерий. КЦЖК также поддерживают нормальный транс­порт ионов натрия и воды из просвета толстой кишки в портальный кровоток. Увеличение их синтеза стимулирует Na+/К+-АТФазу, встроенную в базолатеральную мембрану колоноцита, и спо­собствует удалению иона натрия из цитозоля в ин­терстициальное пространство. Выход ионов на­трия из колоноцита против градиента концентра­ции приводит к уменьшению его концентрации в цитоплазме и инициирует вход ионов натрия из просвета кишки через апикальную мембрану пу­тем облегченной диффузии. Последняя заключа­ется в транспорте Na+ в колоноцит по принципу симпорта, т.е. совместно с молекулой глюкозы, и белка-переносчика.

Многообразное действие КЦЖК и клиниче­ские проявления этого действия [47] позволяют относить молекулы КЦЖК к классу универсаль­ных сигнальных химических носителей передачи информации в организме человека. Три КЦЖК имеют сходные свойства, однако, среди них мас­ляная кислота (бутират) играет наиболее важную роль в обеспечении многосторонних неэкскретор­ных и этекреторных функций толстой кишки че­ловека.

Термин дисбиоз, как известно, отсутствует в МКБ-10. Это клинико-микробиологический син­дром, который включает:

1) изменение количественного и качественного состава микрофлоры в различных

биотопах (тонкая и толстая кишка);

2) появление факультативных (условно­патогенных) штаммов, не входящих в состав резидентной микрофлоры: Proteus, Morganella, Klebsiella, Enterobacter, Citrobacter, Hafnia, E. coli (с ферментативной недостаточностью или гемолизирующими свойствами), Pseudomonas и др.

В России нередко используют термин «дисбак­териоз». Однако в состав микробиоты входят не только бактерии. Важным проявлением наруше­ния микроэкологии является транслокация анаэ­робной микрофлоры толстой кишки в тонкую. Поэтому в зарубежных странах чаще используют термин «синдром избыточного бактериального роста» (Bacterial Overgrowth Syndrome). Синдром избыточного бактериального роста - патологи­ческий симптомокомплекс, характеризующийся повышением численности анаэробных бактерий конкретно в тонкой кишке более 105 в 1 мл. Кроме того, подобный подход не учитывает качествен­ных соотношений представителей микробиоты. В связи с вышеперечисленными причинами мы считаем, что наиболее точным термином являет­ся «дисбиоз» и в дальнейшем будем использовать только его.

Первичный дисбиоз развивается после приме­нения антимикробных средств. В данном случае поражается сама микробиота. Вторичный дисби- оз связан с тем, что изменяются условия обитания нормофлоры в биотопе вследствие ряда причин [48]:

В России свыше 70% населения имеют призна­ки дисбиоза из-за бесконтрольного использования антимикробных препаратов, наличия в продуктах бактерицидных консервантов, плохой экологии [49, 50].

Клинические проявления кишечного дисбиоза, как уже говорилось выше, принято подразделять на местные и системные. Местные проявления связаны с тремя основными механизмами [51]:

Оба вышеуказанных механизма приводят к снижению содержания и активности внутрипрос- ветных и пристеночных ферментов за счет паде­ния внутрикишечного уровня рН, разрушения ферментов бактериями, снижения их концентра­ции в результате разведения кишечного содержи­мого и структурных нарушений щеточной каймы энтероцитов. Клинически данные нарушения проявляются развитием дисахаридазной (лактазной) недостаточности, а также бродильной и/или гнилостной диспепсии.

Наличие системных поражений обусловлено повреждением кишечного барьера и транслокаци­ей кишечной микрофлоры. Этому способствуют продукты метаболизма условно-патогенных ми­кроорганизмов; прием нестероидных противовос­палительных препаратов, глюкокортикостерои­дов, цитостатиков; нарушение микроциркуляции (абдоминальная ишемия, портальная гипертен­зия); нарушение целостности эпителия слизистой оболочки кишечника и др. Клинически системные поражения могут проявляться развитием мезаденитов, инфекцией мочевыводящий путей, неаль- когольной жировой болезнью печени, артралгиями, миалгиями, аллергическими дерматозами, пи­щевой псевдоаллергией, полигиповитаминозами и нарушениям обмена макро- и микроэлементов.

Далее речь пойдет только о дисбиозе толстой кишки. К методам его верификации относят:

Толстокишечный дисбиоз классифицируют по виду преобладающих микроорганизмов (стафило­кокковый, протейный, дрожжевой, смешанный). В зависимости от выраженности клинических проявлений и изменений микрофлоры фекалий выделяют следующие степени [52, 53]:

I. степень. Клинические проявления: снижен­ный аппетит, метеоризм, неустойчивость стула, неравномерная окраска каловых масс.

Характеристика микрофлоры фекалий:

II. степень. Клинические проявления: боли в животе, отрыжка, изжога, чувство распирания по­сле приема пищи, метеоризм постоянно, умерен­но выраженная диарея, симптомы гиповитамино­за, кожные аллергические реакции.

Характеристика микрофлоры фекалий:

III. степень. Клинические проявления: выра­женные симптомы желудочной и кишечной дис­пепсии, снижение массы тела.

Характеристика микрофлоры фекалий:

IV. степень. Клинические проявления: симпто­мы общей интоксикации, патологические приме­си (гной, кровь) в кале, септикопиемия.

Характеристика микрофлоры фекалий:

Дисбиоз и хроническая болезнь почек

R. Vanholder, G. Glorieux [54] считают, что про­блема взаимоотношений микробиоты и хозяина с нарушенной функцией почек двунаправлена. С одной стороны, в кишечнике образуются веще­ства, обладающие токсическими свойствами. С другой - при снижении СКФ в слизистой оболочке кишечника возникают сначала функциональные, а затем и органические изменения. Конечным результатом обоих патофизиологических путей является микровоспаление на фоне некомпетент­ности предварительно активированной иммунной системы.

Уремические токсины генерируются несколь­кими способами. Некоторые из них (например пептиды) продуцируются в организме без участия кишечника. Другие (например конечные продук­ты неферементативного гликозилирования - AGE) могут частично абсорбироваться в кишечнике и частично образовываться в ходе биохимических реакций в организме. Наконец, белковосвязанные молекулы, такие как фенолы, индолы, гиппураты, триметиламиноксид, синтезируются из предше­ственников при участии кишечной микрофлоры.

Известно, что на определенном этапе ХБП, в качестве адаптивного ответа пищеварительная система частично принимает на себя функцию удаления азотосодержащих продуктов. Однако повышение концентрации мочевины в химусе сопровождается увеличением количества бакте­рий, продуцирующих уреазу, что приводит к по­вышению содержания аммиака и аммонийных соединений и защелачиванию кишечной среды с последующим развитием локального воспаления, нарушением проницаемости кишечного барьера, бактериальной транслокацией, эндотоксемией. Следовательно, «цена» формально компенсатор­ных механизмов весьма высока: трансформация местного воспаления в системное [55].

N.D. Vaziri и соавт. [56] суммируют механиз­мы, действие которых приводит к биохимическим изменениям в содержимом пищеварительного тракта при прогрессировании ХБП:

Для доказательства того, что при ХБП созда­ются благоприятные условия для жизнедеятель­ности семейства бактерий, обладающих уреазой, уриказой, п-крезол- и индол-образующими фер­ментами и снижается количество бактерий, содер­жащих ферменты для метаболизма КЦЖК, N.D. Vaziri и соавт. [57] провели серию микробных ге­номных исследований. Оказалось, что среди 19 микробных семейств, которые были выявлены у больных с терминальной почечной недостаточно­стью, у 12 имелась уреаза, у 5 - уриказа, 3 име­ли индольные и п-крезол-образующие ферменты (т.е. триптофаназу) и ещё 2 - обладали тирозиндезаминазой. Только у 2 из 4 микробных семейств, численность которых была снижена, имелись ферменты, образующие короткоцепочечную жир­ную кислоту бутират.

Следует отметить, что изменения микробиоты при ХБП происходят не только в толстой кишке. Выявлена интенсивная колонизация аэробными и анаэробными бактериями двенадцатиперстной и тощей кишки [58].

Микробы кишечника, как и любые другие клетки, производят ряд соединений, которые при определенных условиях могут стать токсичными, однако в норме этого не происходит, поскольку они водорастворимы и экскретируются с мочой. При нарушении выделительной функции почек происходит накопление данных веществ в коли­чествах, позволяющих отнести их к группе уре­мических токсинов. В качестве примера можно привести особенности метаболизма аминокис­лоты тирозина, которая под влиянием кишечной флоры трансформируется до п-крезола и индола. Последние после абсорбции в печени превраща­ются в п-крезолсульфат и индоксилсульфат. Часть из них циркулируют в свободном состоянии, часть - в связи с альбумином сыворотки крови. При прогрессировании ХБП снижается каналь­цевая секреция связанной с белками доли данных веществ, а концентрация в сыворотке крови, соот­ветственно, возрастает [59].

Влияние уремии на кишечник обусловлено:

По мнению некоторых авторов [63], аммиак, по сравнению с прочими уремическими токсинами, играет центральную роль в разрушении структу­ры и функции кишечного эпителиального барьера с формированием локального воспаления, а вос­паление, в свою очередь, приводит к дальнейше­му нарушению эпителиального барьера, образуя порочный круг. Микробная ДНК, полученная из кишечника, часто обнаруживается в плазме у па­циентов и животных с хроническими заболева­ниями почек, что указывает на их транслокацию из просвета кишечника в системный кровоток за счет нарушения эпителиального барьера. Транс­локация бактерий и бактериальных токсинов ак­тивирует иммунную систему кишечника [64, 65]. Провоспалительный эффект достигается за счет секреции IL-1b и IL-6 с усилением продукции IgG В-лимфоцитами. Субклиническая эндотоксеомия является причиной системного воспаления при ХБП [66].

T. Niwa и соавт. [67] и C.O. Soulage и соавт. [68] считают, что уремические токсины стимулируют производство активных форм кислорода с после­дующей активацией протеинкиназы, что приво­дит к экспрессии не только провоспалительных цитокинов, но и хемокинов, а также молекул ад­гезии.

Участие микробиоты в прогрессировании ХБП

В микробиоценозе толстой кишки можно условно выделить две популяции бактерий:

Известно, что даже у практически здорового индивидуума часть пищевого белка попадает в тол­стую кишку. При нормальном соотношении проте- олитических и сахаролитических бактерий это не ведет к каким-либо серьезным последствиям. Од­нако при ХБП отмечается увеличение численности Escherichia spp., Enterobacter spp., Klebsiella spp., Proteus spp., Lachnospiraceae, Ruminococcaceae и снижение - Bifidobacterium spp., Lactobacillus spp., Bacteroidaceae, Prevotellaceae. Как уже под­черкивалось, протеолитические бактерии [69] обладают уреазой, уриказой, р-крезол- и индолобразующими ферментами. В результате в толстой кишке существенно увеличивается концентрация ряда токсичных веществ (табл. 4) [70].

Неблагоприятные эффекты повышения уровня индоксил сульфата в крови связаны с активацией оксидативного стресса в сосудистом эндотелии, мезангии, подоцитах, эпителии канальцев, акти­вации передачи сигналов NFkB, снижении экс­прессии белка Klotho, усилении апоптоза [71-75]. Подоциты являются важным компонентом клу­бочкового фильтрационного барьера. В отличие от эпителиоцитов они практически не способны к регенерации. Поэтому любые повреждения подоцитов сопровождаются протеинурией. В экспери­менте введение индоксил сульфата сопровожда­ется повреждением подоцитов, что ускоряет про­грессирование ХБП [76], в то время как введение индоксил сульфат-связывающего перорального абсорбента AST-120 замедляет этот процесс [77].

Недавними исследованиями индоксил сульфат идентифицирован в качестве эндогенного лиган­да арил-углеводородного рецептора (AhR) [78]. AhR действует как активированный лигандом транскрипционный фактор, который регулирует процессы детоксикации, канцерогенеза и воспа­ления [79]. Кроме того, AhR участвует в регуля­ции функций подоцитов. Однако при дисбиозе кишечника он хронически активирован интенсив­ным воздействием индоксил сульфата, что приво­дит к экспрессии провоспалительных цитокинов и хемокинов, снижению уровня дифференциации подоцитов и белков цитоскелета, прогрессирую­щему повреждению подоцитов и, в конечном сче­те, - гломерулосклерозу [80].

Артериальная гипертензия может рассматри­ваться и как почти обязательный спутник ХБП, и как фактор риска ее развития и прогрессирования. Накапливаются все большее число доказательств в пользу того, что КЦЖК, полученные из микро­биоты кишечника, участвуют в регуляции давле­ния через обонятельный рецептор 78 (Olfr78) [81]. Olfr78 локализован, в частности, в афферентных артериолах почек, и его активация способствует выбросу ренина [82]. Поэтому можно предполо­жить, что изменение концентрации КЦЖК при дисбиозе может поддерживать артериальную ги­пертензию.

IgA-нефропатия является наиболее частым первичным хроническим заболеванием клубоч­ков во всем мире [83]. Нерегулярность в паттер­нах продукции и гликозилировании IgA1 ведет к тому, что при повышении концентрации IgA1 в крови развивается дефицит галактозы в некото­рых углеводах, присоединенных к шарнирной об­ласти сегмента тяжелой цепи Ig [84]. Депозиция

IgA в мезангии приводит также к локальному вос­палению, мезангиальной пролиферации, фиброзу клубочков и клинически проявляется эритроцитурией и протеинурией. Так как IgA в значительном количестве имеется в слизистой оболочке кишеч­ника, представляется логичным предположить, что дефекты в системе микроокружения и изме­нении баланса кишечной микробиоты могут быть важными факторами в патогенезе IgA-нефропатии [85]. В подтверждение этой гипотезы у пациентов с IgA-нефропатией выявляют высокие уровни В-клеточного активирующего фактора (BAFF) и индуцирующего пролиферацию лиганда (APRIL) в сыворотке крови, связанных с поддержанием иммунного ответа на микробиоту [86]. Эпители­альные клетки кишечника секретируют BAFF и APRIL, которые способствуют гиперпродукции IgA. Это подтверждается различиями в составе микробиоты кишечника и метаболома у больных с IgA-нефропатией и здоровыми [87, 88].

Потенциальная связь между бактериальным липополисахаридом и гипогалактозилированием IgA была описана W. Qin и соавт. [89]. Они от­метили, что активация липополисахаридом Toll- подобных рецепторов в В-лимфоцитах приводит к метилированию шаперона Cosmc, что имеет определяющее значение для функционирования галактозилтрансферазы. Снижение уровня экс­прессии гена Cosmc в периферических лимфоци­тах способствует депрессии галактозилирования IgA1 у больных с IgA-нефропатией [90].

Мочекаменная болезнь считается полиэтио- логическим заболеванием, развитие которого может быть обусловлено как генетическими, так и факторами окружающей среды. На сегодняш­ний день относительно мало известно об общей роли микробиоты кишечника в патофизиологии образования камней в почках [91]. Известно, что гипероксалурия является основной причиной воз­никновения заболевания, так как 75% почечных камней содержат оксалат кальция [92]. Оксалат представляет собой конечный продукт метаболиз­ма аминокислот, которые могут изменять струк­туру и состав микрофлоры кишечника. Экскреция оксалатов в почках осуществляется путем клу­бочковой фильтрации и канальцевой секреции. При этом оксалат может связываться с кальцием с формированием кристаллов оксалата кальция. Воспалительные реакции являются важным сти­мулом образования мочевых конкрементов [93]. При гипероксалурии оксалат может выступать в качестве провоспалительного фактора при раз­личных метаболических нарушениях, ассоцииро­ванных с риском развития мочекаменной болез­ни: например, сахарном диабете, ожирении, ХБП, сердечно-сосудистых заболеваниях, артериаль­ной гипертензии [94, 95]. Важную роль в гомео­стазе оксалата играет грам-отрицательная бакте­рия Oxalobacter formigenes, которая осуществляет деградацию оксалата в пищеварительном тракте [96, 97]. D.W. Kaufman и соавт. обнаружили, что колонизация кишечника человека Oxalobacter formigenes связана с уменьшением риска рецидива камня на 70% [98]. R. Siener и соавт. (2013) показали, что наличие в кишечнике достаточного количества Oxalobacter formigenes играет протективную роль в отношении образования оксалатных камней в почках [99]. Усиление деграда­ции оксалата в кишечнике сопровождается со­кращением его доступности для абсорбции, а в дальнейшем к уменьшению концентрации в моче [100]. J.M. Stern и соавт. опубликовали первое ис­следование, в котором показано, что пациенты с мочевыми конкрементами имеют уникальную ки­шечную флору по сравнению со здоровыми лица­ми. В частности, к следующему поколению секвенирования было отмечено, что в группе больных преобладали Bacteroides spp., тогда как в контро­ле - Prevotella spp. [95].

На рисунке представлена принципиальная схе­ма развития дисбиоза при ХБП. На начальных этапах развития дисфункции почек ведущую роль играют два фактора - особенности диеты (сюда мы условно отнесли и нарушение статуса витами­на D), а также прием лекарственных препаратов. По мере снижения СКФ к ним добавляются уве­личение концентрации мочевины и ряда токси­ческих веществ в химусе, а также отек слизистой оболочки (за счет местных механизмов и увеличе­ния объема внеклеточной жидкости), в связи с ко­торыми нарушаются пристеночное пищеварение и абсорбция. На этапе ХБП С4-5 стадий важную роль играют и анемия, и метаболический ацидоз, а у диализных пациентов - интрадиализная гипо­тензия. Каждая из перечисленных причин может привести к нарушению нормального соотноше­ния облигатной и факультативной микрофлоры с преобладанием уреазапродуцирующих бактерий, повреждению плотных контактов эпителиоцитов, нарушению микроциркуляции в стенке кишки и в конечном счете - транслокации бактерий в си­стемный кровоток. Независимо от этого наличие белково-энергетической недостаточности и вы­раженность системного воспаления вносят суще­ственный дополнительный вклад в представлен­ную картину. В свою очередь и дисбиоз поддер­живает системное воспаление и может служить важным компонентом в комплексе причин недо­статочности питания.

В завершение хочется подчеркнуть, что нака­пливается все больше доказательств в пользу на­личия взаимосвязи между хозяином и микробио­той у пациентов с ХБП. В ближайшем будущем станет ясно, является ли повреждение почек зна­чительным фактором, вызывающим дисбиоз, или изменения микробиоты предшествуют развитию ХБП. В любом случае появляются предпосылки для развития новых путей предупреждения и про­грессирования ХБП. Содержание кишечной ми­кробиоты и ее метаболитов можно модифициро­вать, используя различные стратегии применения пребиотиков, пробиотиков, симбиотиков, а также трансплантационных техник. Этому вопросу бу­дет посвящена вторая часть данного обзора.