Исследования последних лет показали, что одни микроорганизмы помогают организму функционировать, а другие разрушают его. Они потребляют часть пищи, которую мы едим, так называемый «балласт» в виде пищевых волокон или ту часть пищи, которая по тем или иным причинам не переварилась и всосалась в тонком кишечнике. Взамен бактерии выделяют в кишечник продукты своего обмена — которые могут быть как полезными (витамины, органические кислоты, аминокислоты, гормоны и другие биологически активные факторы), так и вредными (токсины, продукты брожения, включая этанол и ацетальдегид и другие биологически негативные факторы). Продукты обмена бактерий всасываются в кровь и либо приносят организму пользу, либо вред.
Также в ЖКТ сосредоточена большая часть клеток иммунной системы, от правильного взаимодействия которых с микрофлорой и чужеродными веществами, поступающими с пищей, зависит состояние как иммунитета, так и других управляющих систем организма.
Состав микробиоты
Всех представителей микробиоты человеческого пищеварительного тракта можно разделить на 3 большие группы. Для каждой из них типичны свои определенные группы.
Нормальные микроорганизмы.
Наиболее многочисленная составляющая микробиоты человеческого кишечника. Эти микробные агенты выполняют пищеварительную, защитную, иммуностимулирующую функции. В настоящее время считается, что они не могут вызвать заболевание. В целом можно сказать, что чем больше нормальных микроорганизмов в микробиоте, тем лучше для человека. К ним относятся Бифидобактерии; Лактобактерии (Lactobacillus); Bacteroides (fragilis; melaninogenicus; oralis), Enterococcus faecalis.
Бифидобактерии вырабатывают жирные кислоты, подавляющие размножение патогенной и условно-патогенной микрофлоры. Участвуют в синтезе витаминов группы B, витамина K, способствуют всасыванию витамина D, железа и кальция.
Лактобактерии вырабатывают лактазу, необходимую для расщепления лактозы, образуют молочную кислоту, поддерживающую нормальный показатель pH в местах колонизации. Так же как и бифидобактерии, они стимулируют иммунитет, ускоряют регенерацию слизистой, непосредственно участвуют в уничтожении патогенных микроорганизмов.
Условно-патогенные микроорганизмы.
Эта составляющая микробиоты может играть как положительную, так и отрицательную роль в организме человека. При небольшом количестве она выполняет защитную роль, то есть препятствует колонизации патогенными бактериями и вирусами. При значительном количестве, в том случае, когда условно-патогенная флора начинает доминировать над нормальной, она вызывает кишечные инфекции. К ним относятся Escherichia coli; Enterobacter sp.; Klebsiella sp.; Staphylococcus aureus; Clostridium perfringens; Proteus mirabilis; Clostridium septicum; Pseudomonas aeruginosa; Faecalibacterium prausnitzii; Peptostreptococcus sp.; Peptococcus sp.
Патогенные микроорганизмы. Этой составляющей микробиоты в организме человека быть не должно, так как они вызывают кишечные инфекции. Есть только некоторые исключения, например Clostridium tetani – возбудитель столбняка, который развивается только при попадании этого микроба в глубокую рану (безвоздушные условия). В кишечнике он не выделяет токсин, поэтому не представляет опасности для человека. Кроме Клострии сюда относятся Salmonella enterica.
Как состав микробиоты влияет на организм?
Исследования последних лет позволили доказать, что большое количество заболеваний связаны именно с нарушением состава микробиоты. Это не только проблемы кишечника, но и аллергия, артриты, атеросклероз, артериальная гипертония, мочекаменная болезнь, диабет 2 типа, ожирение и даже различные заболевания центральной нервной системы.
Среди бактерий действует строгая конкуренция за питательные ресурсы. Нормальная микрофлора закрепляется на поверхности слизистой кишечника и ограничивают размножение условно-патогенной и патогенной микрофлоры. Поэтому даже если некоторые патогенные микроорганизмы проникают в кишечник, они просто не выживают в условиях ограниченных ресурсов. Таким образом, бактерии микрофлоры помогают нейтрализовать потенциально опасный объект даже без вмешательства иммунных клеток.
С момента обнаружения, что бактерия Хеликобактер пилори является причиной развития желудочной аденокарциномы (рака желудка), было выявлено несколько других ассоциаций между специфическими бактериями и раковыми опухолями. Исследования последних лет показали, что конкретные типы бактерий, находящихся или отсутствующих в ротовой полости, могут повышать или понижать риски развития онкологии ЖКТ или других патологий. Оказалось, что бактерия Salmonella typhi, вызывающая брюшной тиф, связана с раком желчного пузыря, Стрептококк bovis связана с раком толстой кишки, Chlamydophila penumoniae связана с раком легкого, Bartonella species связана с развитием сосудистых опухолевых образований, Propionibacterium acnes — с раком предстательной железы, а кишечная палочка E. Coli — связана с раком толстой кишки. Израильские и американские ученые доказали, что фузобактерии повышают вероятность развития онкологических заболеваний толстого кишечника. Фузобактерия использует сахар-связывающий белок для развития колоректальных полипов и рака.
Исследования показали, что измененный видовой спектр микробиоты полости рта может быть причиной возникновения рака.
Присутствующие в полости рта при заболеваниях пародонта бактерии Fusobacterium nucleatum могут стимулировать рост опухолей в кишечнике. Соответствующее исследование ученых онкологического исследовательского центра Фреда Хатчинсона в США было опубликовано в журнале Nature.
Ученые выяснили, что бактерии F. nucleatum встречаются в структуре некоторых типов опухолей при онкологии кишечника. Отмечается, что они могут передвигаться в пищеварительном тракте и выживать в кислотной среде. Это позволяет им беспрепятственно проникать в толстую кишку.
Известно, что Porphyromonas gingivalis обнаруживается в ротовой полости, где она бывает вовлечена в определенные формах пародонтита, а также встречается в верхних отделах желудочно-кишечного тракта, в дыхательных путях, и в кишечнике. Эта бактерия также была выявлена у женщин с бактериальным вагинозом. Оказалось, что Porphyromonas gingivalis может проникать в десневые фибробласты человека и выживает в них в присутствии значительных концентраций антибиотиков. Кроме того, эта бактерия связана с развитием ревматоидного артрита, и способна увеличивать вирулентность других синантропных бактерий как в естественных условиях и в пробирке. Porphyromonas gingivalis была обнаружена в 61 % раковых тканях при раке пищевода и в 12 % в прилегающих тканях, но ее присутствие не было обнаружено у здоровых людей. Другой микроорганизм, вызывающий гингивиты,
Tannerella forsythia, так же был выделен как онкоген, вызывающий рак пищевода. Результаты сравнения микробного профиля слюны участников исследования показали, что в ротовой полости пациентов с диагностированным раком поджелудочной железы наблюдаются более высокие уровни двух конкретных видов бактерий, таких как лептотрихия (Leptotrichia) и кампилобактер (Campylobacter). У здоровых участников исследования и у пациентов с другими заболеваниями, включая участников с нераковыми заболеваниями поджелудочной железы, уровни разных бактерий в слюне были совершенно другими. Повышение уровня стрептококков было связано со снижением риска развития рака поджелудочной железы и пищевода. А ведь именно их старательно подавляют антибиотиками при ангинах.
Еще в конце того века было доказано, что Chlamydophila penumoniae является причиной внутрисосудистого воспаления, которое последовательно и очень быстро приводит сначала к гиперхолестеринемии, потом к атеросклерозу и тромбообразованию и, наконец, к инсультам и инфарктам.
Видовой спектр микробиоты доказано влияет и на когнитивное здоровье. Все исследования больных аутизмом показали значительное увеличение соотношения Firmicutes / Bacteroidetes из-за уменьшения относительной численности Bacteroidetes, которые и производят основное количество короткоцепочных жирных кислот (SCFAs). Эти кислоты оказывают выраженное нейрогуморальное, нейроэндокринное и иммунорегуляторное действие. В результате, все эти механизмы нарушаются. Сообщалось также о снижении уровня Bifidobacterium, которые могут играть защитную роль при аутизме благодаря своим противовоспалительным свойствам, а также о снижении уровней Prevotella, Coprococcus и Veillonellaceae, которые отвечают за переваривание углеводов, биосинтезе витаминов и ферментацию.
Это же нарушение приводит и к развитию ожирения. Исследования достоверно показали, что в развитии этого заболевания определенную, если не определяющую, роль играет дисбиоз двух основных семейств микробиома — Bacteroidetes и Firmicutes. При этом, развитие ожирения наблюдается при значительном уменьшении первых и соответствующим увеличением вторых.
Как питание нарушает состав микробиоты?
К нарушению состава микробиоты приводит в том числе насбалансированное питание. Нерациональное питание приводит к изменению качественного и количественного состава кишечной микрофлоры. Доказано, что при дефиците в рационе пищевых волокон биоценоз кишечника нарушается в 34,8% случаев, при низком содержании белка – в 18,8%. Употребление большого количества мясной пищи приводит к увеличению содержания условно-патогенной микрофлоры. Кисломолочные продукты, наоборот, стимулируют рост нормальной микрофлоры. Употребление в пищу продуктов, содержащих красители, стабилизаторы и консерванты, антибиотики негативно влияет на состояние микробиоты. В результате размножаются условно-патогенные и патогенные микроорганизмы, выделяют токсины и угнетают жизнедеятельность нормальной микрофлоры. Это приводит к развитию дисбиоза, нарушающего нормальную регуляцию жизнедеятельности организма, что ведет к развитию различных заболеваний. Редкие погрешности в питании вполне допустимы, но важно придерживаться правил рационального питания.
Что микробиота может рассказать о человеке?
Учёные установили, что по составу кишечной микрофлоры можно определить:
- Примерный возраст – у пожилых уменьшается число бактерий, помогающих противостоять стрессу.
- Тип конституции – у людей, склонных к избыточному весу, в кишечнике больше бактерий, участвующих в переваривании углеводов.
- Рацион – увлечение мясом приводит к росту микроорганизмов, расщепляющих белки. У людей, предпочитающих жирную пищу, увеличивается число бактероидов и энтерококков. У любителей углеводов активизируются аэробные условно-патогенные бактерии.
- Место жительства – у японцев в кишечнике обнаружены микроскопические организмы, расщепляющие морские водоросли.