микробиота. Обзоры литературы
 Скачать 216.54 Kb.
|
|
ОБЗОРЫ ЛИТЕРАТУРЫ РОССИЙСКИЙ ВЕСТНИК ПЕРИНАТОЛОГИИ И ПЕДИАТРИИ, 1, 2016 ROSSIYSKIY VESTNIK PERINATOLOGII I PEDIATRII,1, Посвящается выдающемуся микробиологу д.м.н., проф. Виктору Михайловичу Бондаренко «…Мнение о вреде микробов настолько распространено в публике, что малосведущий в этом вопросе читатель, вероятно, будет удивлен, что ему предлагают поглощать микробы в большом количестве. Между тем это мнение совершенно ошибочно существует и много полезных микробов». («Этюды оптимизма. Мечников И.И., В последнее десятилетие отмечают повышенную активность исследователей всего мира в изучении микробиоты человеческого организма. Успехи медицинской микроэкологии связаны с развитием современных молекулярно-генетических методов, разработкой новых научных направлений «ОМИК»-технологий в области исследования микробиоты человека геномики, метаболомики, транскриптомики, эпигеномики, протеомики, позволяющих идентифицировать гены человека, устанавливая их функции и выявляя метаболические, биохимические и иммунологические особенности симбиотических и антагонистических взаимоотношений между представителями микробиоты и орга- низма-хозяина [1, Организм человека можно представить как су- перорганизм», в котором многочисленное сообщество эукариотических, прокариотических клеток, архебактерий и вирусов находится в сложнейших симбиотических и антагонистических взаимоотношениях. «Метагеном» этого суперорганизма состоит из генов собственно организма-хозяина и колонизи- рующих его генов микроорганизмов [3]. Структура и состав микробиоты человека В процессе накопления новых научных данных установлено, что общее количество клеток микро- биоты, которая является совокупностью симбиотических микроорганизмов, населяющих различные биотопы открытых полостей организма человека и контролируемых системой глобальной регуляции Quorum sensing (коллективное поведение, насчи- © Коллектив авторов, 2016 Ros Vestn Perinatol Pediat 2016; Адрес для корреспонденции Мазанкова Людмила Николаевна – д.м.н., проф, завкафедрой детских инфекционных болезней Российской медицинской академии последипломного образования Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 28 Рыбальченко Оксана Владимировна – д.б.н., проф. кафедры физиологии медицинского факультета Санкт-Петербургского государственного университета Санкт-Петербург, Университетская наб, д.7/9 Корниенко Елена Александровна – д.м.н., проф, завкафедрой гастроэнтерологии факультета послевузовского и дополнительного профессионального образования Санкт-Петербургского государственного педиатрического медицинского университета Санкт-Петербург, Бухарестская ул, д Перловская Светлана Геннадьевна – врач-педиатр Детской городской клинической больницы №9 им.Г.Н.Сперанского 123317 Москва, Шмитовский проезд, д. 29 Пробиотики в педиатрии за и против с позиции доказательной медицины Л.Н. Мазанкова, О.В. Рыбальченко, Е.А. Корниенко, С.Г. Перловская ГБОУ ДПО Российская медицинская академия последипломного образования, Москва Санкт-Петербургский государственный университет ГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет ГБУЗ Детская городская клиническая больница №9 им.Г.Н. Сперанского», Москва in pediatrics: Pros and cons in the context of evidence-based medicine L.N. Mazankova, O.V. Rybalchenko, E.A. Kornienko, S.G. Perlovskaya Russian Medical Academy of Postgraduate Education, Moscow; Saint Petersburg State University; Saint Petersburg State Pediatric Medical University; G.N. Speransky City Children’s Clinical Hospital Nine, Представлены современные данные о проблеме изучения микробиоты кишечника, дана классификация представителей микрофлоры кишечника, описаны ее позитивные и негативные функции. С клинических позиций описаны показания к назначению препаратов – пробиотиков при разных заболеваниях с позиций доказательной медицины в возрастном аспекте у детей. Особое внимание уделено побочным эффектами противопоказаниям к применению пробиотиков у детей. Ключевые слова дети, микробиота, пробиотики, лечение, профилактика The paper gives an update on the problem of studying the gut microbiota and a classification of the representatives of the intestinal microflora and describes its positive and negative functions. The authors depict indications for the use of drugs, such as probiotics, to treat different childhood diseases from the clinical standpoint of evidence-based medicine in the age aspect. Particular attention is given to the side effects of probiotics and to contraindications to their use in children. Key words: children, microbiota, probiotics, treatment, prevention. 17 Мазанкова Л.Н. и соавт. Пробиотики в педиатрии за и против с позиции доказательной медицины РОССИЙСКИЙ ВЕСТНИК ПЕРИНАТОЛОГИИ И ПЕДИАТРИИ, 1, 2016 ROSSIYSKIY VESTNIK PERINATOLOGII I PEDIATRII,1, 2016 тывает около 1 триллиона бактерий массой 2,5–3 кг. По результатам cеквенирования генов 16S рРНК 395 филогенетически обособленных групп показано, что микробиота включает 17 семейств, 45 родов, 500 видов преимущественно анаэробных бактерий, в соотношении с аэробными микроорганизмами 1000:1. Общий геном микробиоты составляет 400 000 генов, в то время как геном человека включает около 25 000 генов [3]. Микробиота каждого биотопа, к примеру, желу- дочно-кишечного тракта имеет выраженный индивидуальный характер и существенные различия как на видовом, таки на штаммовом уровне. Доминантные виды бактерий различаются по частоте выявления лишь 18 видов обнаруживаются у всех людей, 57 – у 90%, 75 – у 50%. Содержание бактерий (в КОЕ/г) и число видов у детей и взрослых также может значительно различаться К доминирующим представителям микробиоты кишечника, содержащимся в количестве 10 9 – 10 12 КОЕ/г и определяемых у 90–100% населения, относятся Bacteroidetes, Firmicutes, Fusobacterium, Eubacterium, Ruminococcus, Actinobacteria, Bifidobacterium и Propioni- bacterium К субдоминирующим представителям желудочно- кишечного тракта, обнаруживаемым в количестве 10 5 –10 8 КОЕ/г, относятся Lactobacillus, Clostridium и Минорная группа включает Streptococcus, Staphy- lococcus, Veilonella (10 3 – 10 4 КОЕ/г), а также метали сульфатредуцирующие бактерии в концентрации ниже 10 3 КОЕ/г. Выявление в составе микробиоты различных видов бифидобактерий Среди доминирующей группы бифидобактерий наиболее известен и достаточно хорошо исследован с клинических позиций вид B. bifidum, который выявляют у здоровых лиц всех возрастных групп и считают основным представителем индигенной микробиоты. В период грудного вскармливания он является преобладающими выделяется у 70% обследованных детей, причем у детей 4–6 лет – почтив случаев, у взрослых – в 15–20% [6]. Вид B. longum также характерен для детей и взрослых, его выделяют у 40–60% детей первого года жизни, у 70–75% детей старшего возраста, у взрослых лиц среднего возраста и у пожилых людей – в 30% случаев. Вид B. adolescentis в большей степени свойствен взрослым людям и детям старшего возраста, эти бифидобактерии обнаруживают у них в 60–65% случаев. Также этот вид становится преобладающим улиц пожилого возраста (у 85%). Виды и подвиды B. in- fantis, B. breve и B. animals высевают преимущественно у детей грудного возраста [7]. Указанные виды бифидобактерий характерны для детей и взрослых независимо от их расовой принадлежности и географического места проживания с небольшим разнообразием энтеротипов, зависящим от типа употребляемых пищевых продуктов. Выявление в составе микробиоты различных видов лактобактерий Наряду с бифидобактериями, важная роль в поддержании симбиотических взаимоотношений между макроорганизмом и его микробиотой, а также в регуляции этих взаимоотношений принадлежит бактериям рода Lactobacillus, заселяющим организм новорожденного ребенка в раннем постнатальном периоде. Лактобактерии присутствуют в субдомини- рующем количестве 10 5 – 10 8 КОЕ/г во всех отделах желудочно-кишечного трата, начиная с ротовой полости и заканчивая толстой кишкой. Они являются доминирующей нормальной микробиотой влагалища, их высевают даже из грудного молока. В ротовой полости здоровых лиц обнаруживают, как правило, около 7 видов лактобактерий. В желудочном соке общее количество лактобактерий может достигать 10 3 КОЕ/г, в содержимом тощей кишки – 10 4 КОЕ/г, в подвздошной кишке – от 10 2 до 10 50 КОЕ/г, а вис- пражнениях – от 10 6 до 10 10 КОЕ/г в зависимости от возраста. Сосуществование человека со столь значительным числом лактобактерий, бифидобактерий и других микроорганизмов не может быть индифферентным, оно предполагает развитие тесных взаимосвязей и интеграцию различных функций микробиоты в жизнеобеспечение организма Функции микробиоты Исследования последних лет показали, что ми- кробиота при изменении условий существования и нарушении внутренних симбиотических связей может выполнять в организме человека как позитивные, таки негативные функции. Позитивные функции микробиоты Наиболее важная позитивная роль микробиоты состоит в обеспечении колонизационной резистентности слизистых оболочек желудочно-кишечного, урогенитального и респираторного трактов. Не менее существенным является участие различных представителей микробиоты в тех или иных метаболических процессах, а также в иммуномодулирующем, антимутагенном и антиканцерогенном воздействии. Отмечено участие микробиоты в регуляции роста эпителиоцитов, защите слизистых оболочек от повреждений, в формировании местной толерантности, что в конечном счете лежит в основе нормализации всех основных функций макроорганизма и объясняет дальнейшие пути становления здоровья организма в целом [7, 9–11]. К положительным функциям кишечной микробиоты в норме относится также создание микробиологического барьера, продукция ОБЗОРЫ ЛИТЕРАТУРЫ РОССИЙСКИЙ ВЕСТНИК ПЕРИНАТОЛОГИИ И ПЕДИАТРИИ, 1, 2016 ROSSIYSKIY VESTNIK PERINATOLOGII I PEDIATRII,1, бактерицидных субстанций (бактериоцинов, корот- коцепочечных жирных кислот, ингибирующих размножение патогенных бактерий путем нейтрализации щелочных продуктов метаболизма и снижения рН среды содержимого кишечника Отмечено, что характер взаимоотношений между микробиотой и организмом ребенка с периода новорожденности определяет его рост, развитие и состояние здоровья в целом. Микробиота является индикатором факторов естественной резистентности и адаптивности иммунитета. Нарушение состава микробиоты, ее количественных и качественных параметров сопровождается снижением позитивных функций, что в конечном счете приводит к развитию патологических состояний, триггерно или непосредственно связанных с активацией условно-патогенных микроорганизмов дисбиотической микробиоты и дальнейшим развитием различных заболеваний [13]. Негативные функции микробиоты К механизмам реализации патогенного потенциала дисбиотической микробиоты можно отнести колонизацию слизистых оболочек с развитием гной- но-септических состояний, увеличение проницаемости клеточных мембран и гипоксию, которая приводит к повреждению тканей протеиназами вследствие стимуляции образования медиаторов воспаления условно-патогенными бактериями. Кроме того, отмечают повышенную сенсибилизацию организма условно-патогенными микроорганизмами с развитием аллергических реакций. Дисбиотическая ми- кробиота при определенных условиях может стать источником антибиотико-ассоциированных инфекций, в том числе вызванных такими строго анаэробными бактериями, как Clostridium difficile. Активизация эндогенных инфекций может быть связана также с процессом формирования островов патогенности, приводящих к развитию лекарственной устойчивости условно-патогенных бактерий, ранее входящих в состав нормальной микробиоты С широтой распространения микроэкологиче- ских нарушений в желудочно-кишечном тракте связывают возрастание числа гастроэнтерологических заболеваний, включая гастриты, панкреатиты, холе- циститы и др, а также заболеваний респираторного тракта [15, 16]. Возникновение патологических состояний, связанных с микроэкологическими нарушениями, может быть обусловлено антимикробными препаратами, химио- и лучевой терапией, иммуносупрессорами и другими факторами, подавляющими рост и функциональную активность нормальной микробиоты. В настоящее время практически не существует заболеваний, в патогенезе которых не играли бы важную роль количественные и качественные нарушения структуры микробиоты, что в значительной степени определяет изменение тактики современных подходов к лечению и профилактике как инфекционных, таки неинфекционных заболеваний. Решение этой проблемы напрямую зависит от разработки и применения новых лекарственных средств, созданных на основе пробиотических микроорганизмов. Пробиотические бактерии Пробиотические бактерии, входящие в состав пробиотиков, – живые микроорганизмы, при применении которых в адекватных количествах происходит восстановление структуры нормальной микробиоты с последующей стабилизацией всего организма в целом [17]. Пробиотические бактерии представители нормальной микробиоты – при пероральном введении оказывают положительное влияние на физиологические, биохимические и иммунологические функции макроорганизма, характер изменения которых зависит как от видовой и штаммовой принадлежности используемых микроорганизмов, таки от индивидуальных особенностей самого организма-хозяина. Пробиотики Пробиотиками называют лекарственные препараты, содержащие пробиотические штаммы микроорганизмов, способные оказывать комплексное многоуровневое воздействие на организм человека, при этом сохраняющие свою жизнеспособность при прохождении через пищеварительный тракт. В качестве пробиотиков не используют убитые иге- нетически модифицированные микроорганизмы [18]. Пробиотические бактерии применяют с целью создания конкурентного, те. антагонистического воздействия на экзогенные патогенные бактерии и условно-патогенную микробиоту для обеспечения иммуномодулирующего эффекта и усиления защитных барьерных свойств слизистых оболочек в различных частях организма человека [12, В состав лекарственных препаратов пробиотиков должны входить штаммы пробиотических микроорганизмов с эффективностью, доказанной только в рандомизированных клинических исследованиях, что позволяет их включать в рекомендации по применению при различных заболеваниях. Для классификации пробиотиков используют соответствующую номенклатуру с учетом рода, вида и буквенно-ци- фрового обозначения штамма например, L. rhamno- sus GG (LGG) (табл. Чтобы микроорганизмы могли быть применены в качестве пробиотиков, они должны соответствовать ряду критериев и обладать указанными ниже свойствами полная идентификация до рода, вида и штамма • жизнеспособность и стабильность в течение короткого времени в желудочно-кишечном тракте и устойчивость к желчным кислотами пищеварительным ферментам 19 Мазанкова Л.Н. и соавт. Пробиотики в педиатрии за и против с позиции доказательной медицины РОССИЙСКИЙ ВЕСТНИК ПЕРИНАТОЛОГИИ И ПЕДИАТРИИ, 1, 2016 ROSSIYSKIY VESTNIK PERINATOLOGII I PEDIATRII,1, 2016 • способность к прикреплению к поверхности слизистых оболочек и сохранению функциональных свойств в кишечнике в течение короткого времени • стабильность вовремя производственного процесса выращивание, обработка, подготовка и хранение • высокий уровень жизнеспособности бактерий • клиническая эффективность в исследованиях vitro ив том числе специальные эффекты • отсутствие патогенных свойств, токсичности иге- нов резистентности к антимикробным препаратам. Выбор пробиотических штаммов необходимо проводить в соответствии с возрастными особенностями кишечного микробиома. Так, назначение бифидобактерий целесообразно для детей раннего возраста, а B. longum BB46 – для детей старшего возраста и взрослых, что обязательно необходимо учитывать в клинической практике. При назначении пробиотикотерапии необходимо осознавать, что важнейшим условием выбора бактериального штамма в качестве пробиотика является его безопасность. Влияние пробиотиков на организм человека Действие пробиотиков не сводится к их элементарному распространению в различных биотопах организма человека, в частности, в желудочно-ки- шечном тракте, как это зачастую представляют клиницисты. Влияние пробиотиков более сложно и многопланово, оно осуществляется одновременно на нескольких уровнях, наиболее важными из которых являются конкуренция в полости кишечника с патогенными и условно-патогенными микроорганизмами • повышение защитных и усиление барьерных свойств эпителия кишечника • проявление иммуномодулирующих свойств, воздействие на иммунную систему кишечника. Действие пробиотиков осуществляется благодаря следующим механизмам способность синтезировать бактерицидные вещества, например, белки бактериоцины, а также продукты микробного метаболизма (молочная кислота и короткоцепочечные жирные кислоты, перекись водорода, сероводород и т.д.); • конкуренция за питательные вещества и факторы роста • снижение внутриполостного рН за счет молочной кислоты и короткоцепочечных жирных кислот • предотвращение адгезии на поверхности эпите- лиоцитов и инвазии через слизистую оболочку кишечника патогенных микроорганизмов (колонизационная резистентность. Многие пробиотики обладают прямым антитоксическим эффектом. Они способны к нейтрализации бактериальных цитотоксинов и энтеро- токсинов энтеропатогенных и энтеротоксигенных штаммов эшерихий, клостридий и холерных вибрионов. В исследованиях показано снижение секреции натрия и воды, а также образования цАМФ в кишечнике больных острой инфекционной диареей на фоне назначения пробиотиков [20]. S. Resta- Lenert и K. Barrett показали, что L. acidophilus и S. thermophilus не действуют на кишечную секрецию непосредственно, но снижают ее после стимуляции энтеротоксином [21]. Этот факт объясняет достаточно быстрое устранение диареи на фоне назначения пробиотиков при острых кишечных инфекциях. Наиболее сильное прямое антимикробное и антитоксическое действие показано у микроорганизмов S. boulardii, L. reuteri и L. rhamnosus GG. Антитоксический эффект доказан у по отношению к вирусам рода Rotavirus и бактериями у E. faecium SF-68 ку ку к H. pylori и E. coli. Прямое антимикробное и антитоксическое действие пробио- тиков позволяет успешно применять их влечении инфекционной диареи, а также для профилактики нозокомиальных и хронических инфекций [20]. Важнейшим свойством пробиотических бактерий является их способность к повышенной адгезии. Они фиксируются в слизистом слое над эпителием благодаря гликоконъюгированным рецепторам, обеспечивая тем самым колонизационную резистентность и препятствуя адгезии и инвазии патогенных микроорганизмов. Максимальной способностью к адгезии отличаются пробиотические штаммы L. rhamnosus GG, B. lactis BB12 [22]. Способность к адгезии увеличивается при сочетании штаммов, в частности, при совместном применении и BB12, что подтверждает наличие бактериального синергизма и оправдывает применение препаратов, содержащих симбионтные штаммы Таблица 1 |