Кишечные бактерии, пробиотики и перспективы их применения для лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта
СтатьиЮ.О. Шульпекова
Кафедра пропедевтики внутренних болезней лечебного факультета ММА им. И.М. Сеченова, Москва Рассматриваются особенности состава и роль кишечных бактерий-симбионтов в поддержании состояния здоровья. Обсуждается корректность применения термина “дисбактериоз” в клинической практике; указаны заболевания и состояния, которые нередко ошибочно трактуют как дисбактериоз. Приведен краткий обзор заболеваний, при которых эффективность некоторых пробиотиков подтверждена результатами сравнительных исследований. Представлены показания к применению современного комбинированного пробиотического препарата Линекс, его преимущества и режимы дозирования.
История изучения роли кишечной микрофлоры в поддержании здоровья человека берет свое начало в конце XIX века, когда получили развитие представления о болезни как следствии кишечной “аутоинтоксикации”.
Но и сегодня приходится признать, что мы еще мало знаем о взаимодействии нашего организма и населяющих его бактерий, и очень трудно оценить состав микрофлоры, населяющей желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), с позиций “нормы” и “патологии”.
Состав и физиологическое значение микрофлоры кишечника
В ЖКТ человека обитают микроорганизмы более 400 видов. Содержание колониеобразующих единиц (КОЕ) в 1 мл внутрипросветного содержимого по мере продвижения от желудка к толстой кишке увеличивается с 102–3 до 1011–12. Одновременно возрастает доля анаэробных микроорганизмов и снижается их окислительный потенциал.
Кишечные бактерии представлены основной (доминирующей, или резидентной), сопутствующей и остаточной популяциями.
Доминирующая популяция состоит главным образом из бактерий семейств Lactobacillus, Bifidobacteria и бактероидов.
Сопутствующая популяция представлена кишечной палочкой, эубактериями, фузобактериями, энтерококками и пептококками.
В остаточную популяцию входят дрожжеподобные грибы, бациллы, клостридии, протей и др. Часть указанных микроорганизмов обладает более или менее выраженными патогенными свойствами. Принято считать, что у здорового человека характеристики патогенных или условнопатогенных имеют не более 15% кишечных микробов.
В верхних отделах ЖКТ состав микрофлоры сходен с таковым ротоглотки; заметная доля ее представлена стрептококками. В дистальном направлении постепенно возрастает содержание лактобацилл, а в толстой кишке преобладают бифидобактерии.
По современным представлениям, основную роль в поддержании нормального физиологического состояния микрофлоры ЖКТ играют бактерии семейств Lactobacillus и Bifidobacteria, которые представляют собой грамположительные неспорообразующие анаэробы, не обладающие патогенными свойствами. Важной характеристикой этих микроорганизмов служит сахаролитический тип метаболизма. В процессе сбраживания углеводов под действием ферментов лактобацилл и бифидобактерий образуются короткоцепочечные жирные кислоты – молочная, уксусная, масляная, пропионовая. В присутствии этих кислот тормозится развитие условно-патогенных штаммов, которые в большинстве своем обладают протеолитическим типом метаболизма. Подавление протеолитических штаммов сопровождается угнетением гнилостных процессов и подавлением образования аммиака, ароматических аминов, сульфидов, эндогенных канцерогенов. Благодаря выработке жирных кислот происходит регуляция рН внутрикишечного содержимого.
Короткоцепочечные жирные кислоты играют важную роль в регуляции метаболизма. Поступая в системный кровоток, они обеспечивают до 20% ежедневной энергетической потребности организма, а также служат главным поставщиком энергии для эпителия кишечной стенки.
Масляная и пропионовая кислоты повышают митотическую активность и регулируют дифференцировку эпителия. Молочная и пропионовая кислоты регулируют всасывание кальция. Большой интерес вызывает их роль в регуляции обмена холестерина и метаболизма глюкозы в печени.
Лактобациллы и бифидобактерии синтезируют аминокислоты, белки, витамины В1, В2, В6, В12, К, никотиновую и фолиевую кислоты, вещества с антиоксидантной активностью.
Бактерии основной популяции играют важную роль в переваривании компонентов молока. Лактобациллы и энтерококк способны расщеплять лактозу и молочные белки. Выделяемая бифидобактериями фосфопротеинфосфатаза участвует в метаболизме казеина. Все эти процессы протекают в тонкой кишке.
Виды лактобацилл, населяющих кишечник, включают: L. acidophilus, L. casei, L. bulgaricus, L. plantarum, L. salivarius, L. rhamnosus, L. reuteri. Среди бифидобактерий выделяют B. bifidum, B. longum, B. infantis.
Из аэробных микроорганизмов, относящихся к сопутствующей популяции, серьезная роль в микробном биоценозе кишечника принадлежит негемолитической кишечной палочке – Escherichia coli, которая вырабатывает витамины (В1, В2, В6, B12, К, никотиновую, фолиевую, пантотеновую кислоты), участвует в обмене холестерина, билирубина, холина, желчных и жирных кислот, опосредованно влияет на всасывание железа и кальция.
По мере расширения знаний об особенностях жизнедеятельности кишечной микрофлоры становится все более отчетливым представление о ее важной роли в поддержании напряженности местного и системного иммунитета.
В кишечнике существуют защитные механизмы, препятствующие избыточному размножению и внедрению микрофлоры. К их числу относят целостность эпителия и щеточную каемку (расстояние между микроворсинками которой меньше размеров бактерии), продукцию иммуноглобулина А, присутствие желчи, наличие пейеровых бляшек и пр.
Благодаря выработке веществ с антибактериальной активностью (бактериоцинов, короткоцепочечных жирных кислот, лактоферрина, лизоцима) нормальная микрофлора обеспечивает местную защиту от избыточного размножения условно-патогенных и внедрения патогенных микроорганизмов. Присутствие постоянного микробного раздражителя и контакт с макрофагами и лимфоцитами в области пейеровых бляшек обеспечивают достаточную напряженность местного иммунитета, выработку иммуноглобулина А и высокую фагоцитарную активность. В то же время постоянный контакт с иммунными клетками лежит в основе иммунологической толерантности.
Компоненты кишечных бактерий проникают в системный кровоток, поддерживая таким образом необходимую степень напряженности системного иммунитета и обеспечивая его “знакомство” с микрофлорой окружающей среды.
Однако даже те кишечные бактерии, которые рассматриваются как непатогенные, не обладающие отчетливой способностью к адгезии, инвазии и продукции токсинов, при несостоятельности местных механизмов защиты теоретически способны вызывать повреждение стенки кишечника, а, возможно, также системную инфекцию. Поэтому назначение лекарственных препаратов на основе кишечных бактерий (пробиотиков) всегда должно быть обоснованным.
Причины нарушений состава кишечной микрофлоры
Состав микробной популяции кишечника даже у здорового человека подвержен изменчивости и, по-видимому, отражает способность приспособления организма к особенностям питания и образа жизни, климатическим факторам.
Следует признать, что общее понятие “дисбактериоз”, до недавнего времени широко применявшееся для обозначения нарушений состава кишечной микрофлоры, не отражает в полной мере сути подобных изменений, не позволяет отчетливо сформулировать диагноз и определить тактику лечения.
Так, можно выделить отдельные заболевания и синдромы, которые нередко ошибочно трактуются как дисбактериоз:
- синдром избыточного бактериального роста;
- антибиотико-ассоциированная диарея;
- инфекция Clostridium difficile (псевдомембранозный колит);
- синдром раздраженного кишечника;
- “диарея путешественников”;
- дисахаридазная недостаточность;
- кандидоз кишечника на фоне иммунодефицитных состояний;
- стафилококковый энтерит и пр.
Каждое из этих заболеваний имеет свою причину, определенные факторы риска, клиническую картину, диагностические критерии и тактику лечения. Безусловно на фоне этих заболеваний могут развиваться вторичные нарушения микробного состава кишечника.
Пожалуй, наиболее часто в клинической практике встречается синдром избыточного бактериального роста, характеризующийся уменьшением количества анаэробов (особенно бифидобактерий), увеличением общего числа функционально неполноценных форм E. coli (“лактозо-”, “маннит-”, “индолоотрицательных”), содержания гемолитических форм E. coli и созданием условий для размножения Candida spp.
Синдром избыточного бактериального роста развивается на фоне нарушений просветного или пристеночного пищеварения (врожденный дефицит ферментов, панкреатит, глютеновая энтеропатия, энтериты), пассажа кишечного содержимого (межкишечные свищи, “слепые петли” кишечника, дивертикулы, нарушения перистальтики, кишечнаянепроходимость); снижения защитных свойств слизистой оболочки (анацидные состояния, иммунодефициты); ятрогенных воздействий на микрофлору кишечника (применение кортикостероидов, цитостатиков, особенно у ослабленных и пожилых пациентов).
Избыточное размножение бактерий наблюдается главным образом в тонкой кишке, поскольку здесь создается наиболее благоприятная питательная среда. Проявления синдрома избыточного бактериального роста, такие как метеоризм, урчание, переливание в животе, жидкий стул, гиповитаминоз, похудание, нередко выходят на первый план в клинической картине основных заболеваний, перечисленных выше.
Тесты, подтверждающие наличие патологических нарушений состава микрофлоры
Как и в диагностике других заболеваний, для оценки изменений кишечной микрофлоры необходимо применять адекватные методы.
Посев кала на дисбактериоз, распространенный в России, нельзя признать информативным тестом, тем более что патологические изменения микрофлоры в основном затрагивают тонкую кишку. Этот метод представляет ценность с точки зрения исключения кишечных инфекций, а также инфекции C. difficile.
Весьма высокой точностью обладает микробиологическое исследование посева аспирата содержимого тонкой кишки.
Дыхательный тест с 14С-ксилозой, водородные тесты с лактулозой и глюкозой позволяют выявлять наличие избыточного бактериального роста в кишечнике, однако не дают представлений о составе микрофлоры.
Определение спектра жирных кислот в кале методом газожидкостного хроматографического анализа дает возможность приблизительно оценить количественное соотношение различных типов кишечных бактерий.
Применение пробиотиков
В начале XX столетия великий русский ученый Мечников И.И. выдвинул гипотезу о том, что высокое содержание лактобацилл в кишечном биоценозе является необходимым условием здоровья и долголетия человека. Мечников И.И. проводил опыты по использованию в лечебных целях живой культуры бифидобактерий.
В последующие годы продолжались разработки лекарственных препаратов на основе микроорганизмов, обладающих полезными свойствами, – так называемых пробиотиков.
В качестве потенциального лечебного средства лактобациллы первоначально привлекали к себе наибольшее внимание как бактерии с наиболее хорошо изученными полезными свойствами. С 1920-х гг. культура L. acidophilus стала использоваться в форме ацидофильного молока для лечения заболеваний ЖКТ, сопровождающихся запорами. С 1950-х гг. накапливается опыт использования L. acidophilus и других культур для предупреждения антибиотико-ассоциированной диареи.
По мере развития микробиологии были получены новые сведения о позитивных свойствах бифидобактерий, кишечной палочки, нетоксигенного молочнокислого стрептококка – Streptococcus (или Enterococcus) faecium. Определенные штаммы этих микроорганизмов и их комбинации стали включать в состав препаратов пробиотиков.
При изучении способности микробов к адгезии к эпителиоцитам тонкой кишки показано, что применение микроорганизмов в сочетании повышает их способность фиксироваться в зоне щеточной каемки.
Механизмы лечебного действия пробиотиков включают: подавление роста патогенных микроорганизмов, восстановление целостности эпителия, стимуляцию секреции иммуноглобулина А, подавление выработки провоспалительных цитокинов, нормализацию метаболических процессов.
Современный подход к разработке подобных препаратов подразумевает, во-первых, применение микроорганизмов в сочетаниях и, во-вторых, выпуск их в капсулированной форме, допускающей длительное хранение при обычной температуре. Клиникоэкспериментальные исследования показали, что под действием желудочного сока и желчи пробиотики теряют до 90% своей активности до момента попадания в кишечник. Разрабатываются способы повышения выживаемости бактерий – за счет их иммобилизации на пористых микроносителях, включения в состав препарата компонентов питательной среды.
Несмотря на “теоретически” грамотную разработку пробиотических препаратов, далеко не все из них оказываются эффективными на практике. К настоящему времени накоплены данные множества открытых и слепых контролируемых исследований, по результатам которых сделаны некоторые выводы о перспективах применения тех или иных видов микроорганизмов при различных заболеваниях кишечника.
Показано, что наибольшим эффектом в лечении инфекционного гастроэнтерита у детей обладают L. rhamnosus штамма GG, у взрослых – E. faecium SF68.
По некоторым данным, в период восстановления после вирусного гастроэнтерита целесообразно назначение препаратов, содержащих лактобактерии или их комбинации с бифидобактериями и энтерококком; скорейшему разрешению после бактериальных кишечных инфекций способствуют подвиды бифидобактерий.
Способность к снижению частоты развития антибиотико-ассоциированной диареи установлена для следующих бактерий в составе пробиотиков:
- L. rhamnosus штамма GG;
- комбинация L. acidophilus и L. bulgaricus;
- E. faecium SF68;
- B. longum;
- комбинация Lactobacillus и B. longum;
- лечебные дрожжи Saccharomyces boulardii.
Для снижения частоты побочных эффектов антихеликобактерной терапии рекомендуется одновременный прием пробиотиков, содержащих L. rhamnosus и S. Boulardii, или комбинацию L. acidophilus с Bifidobacterium lactis.
В профилактике развития диареи путешественников эффективной оказалась комбинация L. acidophilus, L. Bulgaricus и Streptococcus thermophilus.
По данным мета-анализа, в лечении рецидивирующей инфекции C. Difficile (псевдомембранозного колита) наиболее эффективным является пробиотик, содержащий S. boulardii.
При синдроме раздраженного кишечника исследовалось влияние пробиотиков на выраженность таких симптомов, как вздутие живота, боль, а также общей суммы проявлений. Продемонстрирована эффективность микроорганизмов E. faecium, L. plantarum, а также смеси VSL#3 (комбинация Bifidobacterium breve, B. longum, B. infantis, L. acidophilus, L. plantarum, L. casei, L. bulgaricus, S. thermophilus), смеси L. acidophilus, L. plantarum и B. breve и смеси L. Salivarius и B. infantis. Однако эти данные получены на относительно небольших группах пациентов, поэтому пока не нашли отражения в международных рекомендациях по лечению больных синдромом раздраженного кишечника.
Остро стоит вопрос о возможности применения пробиотиков для лечения и профилактики обострений при хронических воспалительных заболеваниях кишечника – язвенном колите и болезни Крона. С учетом несомненной роли эндогенной микрофлоры в поддержании целостности эпителия и контроле воспаления, а также потенциальной токсичности применяющихся сегодня иммуносупрессоров на пробиотики возлагаются большие надежды как на “препараты будущего” в лечении воспалительных заболеваний кишечника. В силу недостаточно большого статистического материала результаты проведенных исследований пока не позволяют выработать общепризнанные рекомендации по включению пробиотиков в стандартные схемы лечения. Однако весьма обнадеживающие данные получены в отношении способности сложного пробиотика VSL#3 снижать частоту рецидивов болезни Крона. При язвенном колите эффект в плане поддержания ремиссии продемонстрировали E. coli Nissle 1917 и Lactobacillus GG; с точки зрения индукции ремиссии – очень высокие дозы пробиотика VSL#3.
Следует понимать, что назначение пробиотиков редко бывает эффективным в отсутствие этиотропного и патогенетического лечения основного заболевания. В зависимости от конкретной ситуации может потребоваться хирургическое лечение (например, при синдроме приводящей петли, межкишечных свищах), назначение противовоспалительных и антибактериальных препаратов, регуляторов моторики ЖКТ (например, при синдроме раздраженного кишечника).
В России зарегистрировано множество препаратов пробиотиков. Однако подавляющее большинство из них не является достаточно современным и не содержит видов и штаммов микроорганизмов, в отношении которых получены доказательные данные сравнительных исследований. По мере накопления опыта наметилась тенденция к применению комбинированных пробиотиков.
Характеристика и применение Линекса
В последние годы в практике российских гастроэнтерологов заслуженным признанием пользуется Линекс, комбинированный препарат, содержащий бактерии – представители естественной микрофлоры кишечника: Bifidobacterium infantis v. liberorum, Lactobacillus acidophilus и нетоксигенный молочнокиcлый стрептококк группы D – Streptococcus (Enterococcus) faecium. Как было отмечено выше, эти виды бактерий продемонстрировали клиническую эффективность в лечении ряда заболеваний кишечника и входят в число микроорганизмов, с которыми связываются особые “надежды” на включение в будущем в схемы терапии хронических воспалительных заболеваний кишечника. Культуры микроорганизмов, входящие в состав Линекса, получены выращиванием на средах с добавлением антибиотиков, поэтому обладают устойчивостью к большинству антибактериальных средств и способны размножаться даже в условиях антибактериальной терапии. Устойчивость полученных штаммов к антибиотикам настолько высока, что сохраняется при повторных инокуляциях 30 поколений, а также in vivo. При этом не отмечено переноса генов антибактериальной резистентности к другим видам микроорганизмов. Это очень важно с точки зрения последствий применения Линекса: как на фоне приема, так и после отмены препарата нет опасности выработки резистентности к антибиотикам со стороны патогенных бактерий и собственной микрофлоры.
Лечебное действие Линекса заключается во временном замещении функций собственной кишечной микрофлоры пациента в условиях ее подавления, в частности на фоне применения антибиотиков. Включение в состав Линекса лактобацилл, S. Faecium и бифидобактерий обеспечивает поступление “лечебной” микрофлоры в разные отделы кишечника в количественно и качественно сбалансированных соотношениях.
В плацебо-контролируемом исследовании с участием 60 взрослых пациентов, страдающих антибиотико-ассоциированной диареей или диареей неустановленной этиологии, прием Линекса уже в течение 3–5 дней сопровождался нормализацией стула. У детей продемонстрирована высокая эффективность Линекса в предотвращении и лечении уже развившейся антибиотико-ассоциированной диареи.
Применение Линекса на фоне эрадикационной антихеликобактерной терапии улучшает переносимость антибиотиков: снижает частоту развития метеоризма, диареи.
В кишечнике микробные компоненты Линекса оказывают не только эубиотическое действие, но и выполняют все функции нормальной кишечной микрофлоры: участвуют в синтезе витаминов В1, В2, В3, В6, В12, Н (биотина), РР, К, Е, фолиевой и аскорбиновой кислот. Снижая рН кишечного содержимого, они создают благоприятные условия для всасывания железа, кальция, витамина D.
Лактобактерии и молочнокиcлый стрептококк осуществляют ферментативное расщепление белков, жиров и сложных углеводов, в т. ч. оказывают заместительный эффект при лактазной недостаточности, которая в большинстве случаев сопутствует заболеваниям кишечника.
Линекс выпускается в капсулах, содержащих не менее 1,2×107 живых лиофилизированных бактерий.
Фармакокинетика препарата мало изучена в связи с тем, что в настоящее время отсутствуют фармакокинетические модели для исследования у человека сложных биологических веществ, состоящих из компонентов с различной молекулярной массой.
Грудным детям и детям до 2 лет Линекс назначают по 1 капсуле 3 раза в сутки, детям 2–12 лет – по 1–2 капсулы 3 раза в сутки, детям старше 12 лет и взрослым – по 2 капсулы 3 раза в сутки. Препарат принимают после еды, запивая небольшим количеством жидкости. Нельзя запивать горячими напитками во избежание гибели живой микрофлоры.
Линекс можно назначать в период беременности и грудного кормления. Сообщения о случаях передозировки Линекса отсутствуют.
Заключение
Таким образом, пробиотики, особенно их комбинированные препараты, постепенно занимают все более прочное место в гастроэнтерологии.
По мере накопления доказательной базы, они, возможно, предоставят врачам способ лечить больного, искусно влияя на его симбиоз с миром бактерий и минимальным риском для организма человека.
Литература
