Формирование микроэкологии кишечника и способы коррекции нарушений микробиоценоза кишечника у детей раннего возраста

Опубликовано в журнале:
«Педиатрия. Приложение Consilium Medicum», 2007, № 2, с. 36-41

Л.А. Харитонова
Кафедра педиатрии с инфекционными болезнями ФУВ ГОУ ВПО РГМУ Росздрава России

Статья посвящена патогенетическому обоснованию необходимости применения различных групп лекарственных средств для корреции микробиоценоза кишечника у детей раннего возраста. Особое внимание уделено личному опыту применения про- и пребиотиков в педиатрической практике с учетом их механизма действия. Показаны преимущества и безопасность применения пребиотиков в терапии дисбиозов у детей раннего возраста. Представлены результаты собственных клинических исследований в этой области.

Введение

Микробная экология - наука, изучающая взаимоотношения микроорганизмов между собой и с окружающей средой. Медицинская микробная экология является одним из ее разделов и исследует взаимодействие медицински значимых микроорганизмов. Микрофлора человека представляет собой совокупность множества микробиоценозов, включает в себя сотни разнообразных видов и по количеству почти на порядок превышает число клеток всех органов и тканей человеческого организма.

Микроорганизмы, составляющие микробиоту человека, находятся между собой в разнообразных взаимоотношениях (синергизм, нейтрализм, паразитизм и др.). Недостаток или избыток самих микроорганизмов и/или их метаболитов служат сигналом для активации адаптивных механизмов в той или иной экосистеме. Благодаря «кооперации» между организмами, населяющими макроорганизм, микроэкологическая система человека выступает как единое целое, согласованно работающее на ту систему, в которой она локализована. Механизмы поддержания стабильности качественных и количественных параметров микрофлоры человека до конца не изучены. Очевидно, именно этим обусловлен постоянный интерес к проблеме микробиоценозов. Микроэкология пищеварительного тракта в этом плане представляет особый интерес. Понимание структурно-функционального значения изменений микрофлоры кишечника позволит подойти к терапии основных заболеваний и коррекции микробиоценозов с патогенетических позиций.

Роль микрофлоры пищеварительного тракта в организме человека

Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) представляет собой одну из наиболее сложных экосистем организма человека, в которой очень тонко сбалансировано взаимодействие между клетками пищеварительной системы и микробной флорой. С одной стороны, нарушение функции органа сопровождается изменениями состава микрофлоры, с другой - качественный и количественный состав последней определяет характер течения биохимических процессов, прохождения химуса по пищеварительному тракту и др. Роль микрофлоры кишечника в организме человека многообразна и сложна, она участвует в регуляции:

• темпов роста молодого и взрослого организма;
• потребности в питании;
• резистентности к инфекциям (колонизационная резистентность);
• выработки антибиотических веществ (лактолин, лактоцидин, ацидофилин);
• формирования кислой среды (путем продукции уксусной, муравьиной, янтарной и молочной кислоты) в различных отделах кишечника.

Детоксикационная функция микрофлоры кишечника в организме человека по значимости не уступает таковой функции печени (табл. 1).

Таблица 1. Детоксицирующая функция индигенной микробной флоры ЖКТ

Таким образом, облигатная микрофлора ЖКТ участвует во многих жизненно важных физиологических процессах и оказывает в организме человека не только местное, но системное влияние. В связи с этим в настоящее время микробиоценоз кишечника рассматривают не как составную часть макроорганизма, а как экстракорпоральный орган.

Клинико-патофизиологические аспекты формирования микрофлоры кишечника

Кожа и пищеварительный тракт плода стерильны. Первично-микробная контаминация их происходит в процессе родов микроорганизмами влагалища, кожи и фекалий матери. Инфицирование новорожденных из окружающей среды в период формирования микрофлоры носит вторичный характер. В процессе колонизации ЖКТ, которая осуществляется оральным путем, на поверхности ворсинок слизистой оболочки (СО) пищеварительного тракта формируется мощная складчатая «биопленка» из разных по морфологии и типам бактерий. При этом одна группа бактерий представлена свободноживущими, другая - фиксированными к эпителиальным клеткам кишечника микроорганизмами аутохтонной (постоянная, индигенная, резидентная) микрофлоры. Прикрепление микробных клеток к поверхности СО происходит за счет их адгезии. Последняя осуществляется путем формирования водородных и ионных связей и способностью микроорганизмов к внеклеточной продукции полисахаридов. Экзополисахариды покрывают микробную клетку и защищают ее от воздействия простейших, бактериофагов и других неблагоприятных факторов. Внутри экзополисахаридного матрикса осуществляется деление микробных клеток с формированием микроколоний морфологически идентичных клеток.

Представители аутохтонной микрофлоры способны фиксироваться лишь к определенным рецепторам СО пищеварительного тракта. Фиксация бактерий осуществляется с помощью лектинов. Последние представляют собой соединения белковой или гликопротеиновой природы, обладающие специфической углеводсвязывающей активностью и комплементарные соответствующим рецепторам эпителиальных клеток. Количество рецепторов на эпителиальных клетках СО ограничено. Своеобразие рецепторов детерминируется генетически.

Видовая и анатомическая специфичность адгезии аутохтонной микрофлоры столь выражена, что, например, бактероиды, выделенные со СО полости рта, не могут длительно колонизировать кишечник даже у одного и того же индивидуума.

Биопленка, покрывающая СО пищеварительного тракта, состоит, помимо экзополисахаридов микробного происхождения и микроколоний морфологически идентичных клеток, из муцина, продуцируемого бокаловидными клетками. Бактериальномукозные взаимодействия, определяющие ассоциацию бактерий с поверхностью СО, могут происходить без морфологических изменений эпителиальных клеток и/или с формированием специализированных мембранно-адгезивных комплексов. Обращает на себя внимание тот факт, что микроорганизмы аутохтонной микрофлоры в составе биопленки в десятки и сотни раз устойчивее к воздействию неблагоприятных факторов, чем свободно плавающем состоянии.

Устойчивость индигенной микрофлоры кишечника к неблагоприятным воздействиям определяется также феноменом иммунологической толерантности к нормальной микрофлоре. Процесс формирования толерантности начинается с внутриутробного развития и продолжается после рождения ребенка. В вилочковой железе плода в ответ на трансплацентарное проникновение микробных антигенов (АГ) матери, образуются предшественники Т-супрессорных клеток. После рождения ребенка эти лимфоциты мигрируют из тимуса в ассоциированную с пищеварительным трактом лимфоидную ткань (пейеровы бляшки). Взаимодействуя с АГ, попавшими в организм новорожденного микроорганизмами, предшественники Т-супрессорных клеток дифференцируются в зрелые Т-супрессорные клетки. Последние обеспечивают толерантность иммунной системы новорожденного к микроорганизмам, которые индуцировали у плода формирование предшественников. Поскольку анаэробные индиген-ные микроорганизмы составляют основу микробной экологии матери, именно к ним и формируется иммунологическая толерантность. Аллохтонные же микроорганизмы, к которым не выработались внутриутробно Т-предшественники, элиминируются из организма иммуноглобулином A (IgA). Память иммунной системы на микробные антигены, проникающие в плод от матери через плаценту, сохраняется и во взрослом организме.

Сохранением с внутриутробного периода иммунологической памяти о микробиоценозе матери частично можно объяснить снижение колонизационной резистентности и увеличение частоты внутригоспитальных инфекций. В случаях, когда микробиоценоз матери представлен в большей степени аллохтонными, а не индигенными микроорганизмами, антигены аллохтонных бактерий, поступая через плаценту к плоду, становятся индигенными для ребенка. Поэтому механизмы элиминации аллохтонных бактерий у матери не работают у их новорожденных детей. Врожденное снижение колонизационной резистентности у детей чаще всего формируется после антибиотикотерапии и/или антибиотикопрофилактики у взрослых, включая беременных.

Нарушение микроэкологии кишечника (МЭК) в сторону увеличения факультативной и транзиторнои микрофлоры, помимо изменения физиологических функций, может сопровождаться:

• транслокацией бактерий с развитием эндогенных инфекционных процессов (вплоть до гнойно-септических);
• снижением общей иммунологической резистентности;
• развитием аллергических и иммунокомплексных реакций;
• формированием патогенных клонов бактерий и др.

Факторы, определяющие особенности микробиоциноза кишечника у детей раннего возраста

В процессах формирования микробиоценоза кишечника, кроме иммунной системы, участвуют и другие механизмы:

• антимикробный эффект секретов желудка, двенадцатиперстной кишки, желчи, кишечного сока;
• состав и количество муцина;
• напряженность кислорода по толщине биопленки;
• рН кишечного содержимого;
• уровень пищеварительных ферментов, адсорбированных из полости тонкой кишки и синтезируемых в энтероцитах;
• скорость обновления, созревания и метаболизма мукозного эпителия, определяющих синтез витаминов и пищеварительных ферментов, расщепляющих экзогенно поступающие биологически активные вещества (белки, жиры, углеводы).

У плода, новорожденных и детей до одного года основным энергетическим субстратом роста и развития являются углеводы пищи. Выделяют 3 группы углеводов:

• полисахариды (крахмал, декстрины);
• дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза);
• моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза).

Углеводы расщепляются в пищеварительном тракте ферментами, синтезируемыми в щеточной кайме энте-роцитов кишечника, преимущественно толстой кишки (табл. 2).

Таблица 2. Ферменты, расщепляющие углеводы

Расщепление углеводов

Основным углеводом, поступающим с пищей, как у плода, так и новорожденных является лактоза. При попадании в пищеварительный тракт под влиянием лактаз (β-галактозидазы) эпителиальных клеток тонкой кишки лактоза гидролизуется с образованием глюкозы и галактозы. Метаболизм лактозы в этих случаях зависит от количества выработки энтероцитами тонкой кишки расщепляющего ее фермента - лактазы. У плода и детей до 2 мес жизни уровень лактазы в 2-4 раза превышает таковой у детей от 3 до 11 мес. Таким образом, в 2 мес наступает физиологический дефицит выработки лактазы энтероцитами тонкой кишки. Избыток лактозы, поступающей с грудным молоком и/или молочными смесями, в этом возрасте приводит к изменению рН кишечного содержимого в сторону защелачивания. При рН ниже 3,4-4,0 создаются условия для активации роста в тонкой кишке факультативной и транзиторнои микрофлоры (энтерококки, лактозонегативная кишечная палочка, клебсиелла, протей и др.). Клинически эти состояния сопровождаются метеоризмом, кишечными коликами и водянистой диареей.

К другим механизмам утилизации экзогенной лактозы относится способность самих микроорганизмов индигенной микрофлоры толстой кишки (бифидобактерии, кишечные палочки, лактобациллы, клостридии, вейоллонеллы и др.) продуцировать высокоактивную лактазу Микробная биотрансформация лактозы представителями индигеннои микрофлоры ЖКТ имеет место не только в толстой кишке, но и верхних отделах пищеварительного тракта. Доказано, что наиболее высокая активность β-галактозидазы выявлена у молочно-кислых бактерий штамма L. Acidophilus LA-1. Однако следует отметить, что лактаза микробного происхождения, накапливающаяся в йогуртах и других кисло-молочных продуктах в процессе их изготовления, лишь в незначительной степени помогает утилизировать повышенные концентрации поступающей с пищей лактозы. Последнее, очевидно, обусловливает неэффективность замены молочных смесей на кисломолочные при лактазной недостаточности у детей. Таким образом, колонизационная резистентность к штаммам аутохтонной микрофлоры, обусловленная особенностями микробиоценоза матери, усугубляет нарушения микроэкологии кишечника (МЭК) у детей раннего возраста и способствует развитию хронической диареи.

В современной литературе приводятся сведения о влиянии на микробиоценоз кишечника у детей ксенобиотиков, химиопрепаратов, в частности, антибиотиков (АБ). Комплекс патологических изменений в составе микрофлоры кишечника сопровождается клинической картиной, именуемой как «антибиотико-ассоциированная диарея» (ААД). Наиболее опасными для развития последней являются антибиотики:

• широкого спектра - защищенные пенициллины (амоксициллин/клавуланат; ампициллин/сульбактам и др.;
• линкозамиды;
• цефалоспорины 3-й генерации (цефатоксим, цефаперазон, цефтриаксон и др.);
• тетрациклины с высокой концентрацией в собственной пластинке тонкой кишки (доксициклин);
• сульфаниламиды, действующие в просвете кишечника (фталазол, сульгин, фтазин);
• макролиды (сумамед, эритромицин и др.);
• фторхинолоны (ципрофлоксацин, норфлоксацин и др.).

Однако в последние годы в литературе появились сведения о том, что макролидные АБ в целом мало влияют на индигенную микрофлору кишечника, а возникновение ААД после их применения обусловлено мотилиум-подобным эффектом. Применение фторхинолоновых АБ (ципрофлоксацин, норфлоксацин и др.) имеет очень низкий риск развития ААД [3-5]. В связи с этим синдром диареи, возникающий после лечения АБ кишечной и других инфекций, в зарубежной литературе чаще называют постинфекционным синдромом раздраженного кишечника (СРК). Существование постинфекционного СРК подтверждено проведенными в Великобритании рандомизированными исследованиями, где СРК с диареей выявлялся у 16,7% больных через 6 мес после перенесенного острого энтерита, леченного АБ.

Таким образом, формирование МЭК у детей обусловлено генетически детерминированной толерантностью к индигеннои микрофлоре и сформированной внутриутробно колонизационной резистентностью к ауто- и аллохтонным микроорганизмам матери. Важная роль при формировании МЭК принадлежит также уровню лактазы, вырабатываемой эпителиоцитами тонкой кишки, и способности индигеннои микрофлоры к метаболизму экзогенной лактозы. Инфицирование новорожденных из окружающей среды и нарушения МЭК на фоне приема АБ носят вторичный характер. Все это необходимо учитывать при коррекции МЭК у детей.

Принципы коррекции дисбиотических нарушений у детей раннего возраста

В настоящее время накоплен обширный опыт коррекции микробиоценоза кишечника у детей. С этой целью используются лекарственные средства (ЛС), влияющие на разные звенья этиопатогенеза дисбиозов. Обычно лечебные мероприятия начинают с применения ЛС, содержащих живые штаммы индигенной микрофлоры кишечника, пробиотиков. Среди них предпочтение отдается препаратам, содержащим различные виды лакто- и бифидобактерий (линекс, бификол, ацилакт, аципол и др.). Капсульные формы пробиотиков позволяют сохранить активность этих Л С при прохождении кислотного барьера желудка и достигнуть толстой кишки. Однако штаммы микроорганизмов в этих пробиотических препаратах, отобранные из микрофлоры человека, не обладают способностью к длительной колонизации. Оказывая быстрый терапевтический эффект, обусловленный заселением СО ЖКТ экзогенными штаммами, они элиминируются из кишечника в течение 3-7 нед. В связи с этим, длительность терапии, составляющая не менее 1-2 мес, не предотвращает возможность развития ААД даже через 6 мес после перенесенной инфекции. Кроме того, прием пробиотиков одновременно с АБ нецелесообразен, поскольку АБ значительно снижают колонизационную резистентность последних и ускоряют их элиминацию.

Среди педиатров укрепилось мнение о безопасности приема пробиотиков. Однако следует помнить, что к настоящему времени описаны:

• возможность возникновения инфекционных процессов, обусловленных штаммами, входящими в состав пробиотиков;
• чрезмерная иммуностимуляция (сенсибилизация) лимфатического аппарата кишечника;
• формирование новых клонов бактериальных штаммов за счет передачи генов, ответственных за экспрессию факторов патогенности.

Риск развития инфекционных процессов, вызванных штаммами индигенной микрофлоры, возрастает в случаях врожденной колонизационной резистентности к ним, являющейся, как описано выше, далеко не редкой особенностью формирования микробиоценоза кишечника у детей раннего возраста. Кроме того, постоянной составляющей всех пробиотических ЛС является лактоза. От количества последней в пробиотике зависит возможность развития нежелательных эффектов (усиление диареи) у детей с непереносимостью латозы и др.

В последние годы широкое применение в качестве пробиотика получил препарат Энтерол, в состав которого входят дрожжи Saccharomyces doulardii, не относящиеся к индигенной микрофлоре, однако обладающие выраженной антагонистической активностью в отношении широкого спектра как условно-патогенных, так и патогенных микроорганизмов. В отличие от пробиотиков, содержащих бифидо-, лактобактерии, энтерококки и др., дрожжи сохраняют жизнеспособность при транзите на всем протяжении ЖКТ, абсолютно резистентны к воздействию АБ и чувствительны только к противогрибковым препаратам. Элиминация Saccharomyces doulardii из пищеварительного тракта происходит в течение 3—4 дней после прекращения лечения. Способность дрожжевых пробиотиков увеличивать проницаемость сосудов может приводить к фунгемии. В связи с вышеизложенным приоритетное использование пробиотиков для коррекции МЭК у детей оправдано только в случаях значительного или полного подавления бифидо- и лактофлоры.

Все больше внимания при коррекции МЭКудетей привлекает другой класс лекарственных средств - пребиотики, основной функцией которых является селективность действия на индигенную микрофлору без усиления роста и размножения токсигенпродуцирующих клостридий, токсигенных штаммов кишечной палочки и бактероидов. Одним из таких ЛС является пребиотик «Хилак форте», который содержит субстраты продуктов обмена индигенной микрофлоры кишечника, способствующих регенерации эпителиальных клеток СО кишечника и быстрому восстановлению аухтонной микрофлоры. У нас имеется собственный опыт эффективного применения Хилак форте для коррекции МЭК у детей раннего возраста.

Роль Хилак форте в коррекции дисбиотических нарушений у детей раннего возраста

Под наблюдением находились 180 детей в возрасте от 1 мес до 3 лет (90 детей -1-я группа - с непереносимостью лактозы и 90 детей - 2-я группа - с ААБ).

У всех детей наряду с тщательным и целенаправленным сбором анамнеза проводилось общеклиническое комплексное лабораторно-инструментальное исследование, включавшее ультрасонографию брюшной полости, исследования кала (на углеводы, копрограмму дисбактериоз до и через 2 нед после окончания лечения). В зависимости от проводимой терапии дети были разделены на подгруппы (табл. 3).

Таблица 3. Схемы коррекции микробиоценоза кишечника у наблюдаемых детей

В качестве пробиотика использовали: Линекс (30), Би-фистим (30) и Ацилакт (30); пребиотика - Хилак форте (30); Лизоцим (30) и Дюфалак (30). Для селективной деконтаминации использовали специфические бактериофаги.

В подгруппах детей, где коррекция микробиоценоза проводилась только пробиотиками (1а; 2а) был получен быстрый клинический эффект независимо от используемого пробиотика. Так, у детей с ААД стул и явления метеоризма нормализовались на 1 -й неделе лечения практически в 50% случаев, а к концу 2-й недели - у 100% детей. Показатели индигенной микрофлоры восстанавливались только через 4 нед у 5 5% больных детей, исчезновение условно-патогенной флоры отмечалось на 3-й неделе. В остальных случаях возникала необходимость в продолжении лечения пробиотиком (рис. 1). У большинства (84%) детей с лактазнои недостаточностью наблюдался тот же клинический эффект, однако у части (16%) детей этой группы на фоне приема Линекса усиливался метеоризм и диарея. У детей, принимавших бифистим и ацилакт, побочный эффектов не выявлено (рис. 2). Возможно, снижение терапевтического эффекта Линекса было обусловлено тем, что при приеме препарата дети до 2 лет получали содержимое капсулы без ее оболочки. Прохождение ЛС по пищеварительному тракту, очевидно, снижало активность входящих в его состав штаммов пробиотических бактерий. В связи с этим фармацевтическая активность Линекса значительно снижалась. Усиление диареи могло быть также обусловлено нарушением утилизации экзогенной лактозы, входящей в состав Линекса. Следует отметить, что у 27% детей, получающих в качестве монотерапии пробиотик, через 2 нед после окончания лечения показатели кала на дисбактериоз не отличались от исходных и вновь регистрировалась склонность кдиарее. Более эффективной для коррекции дисбиотических нарушений оказалась схема лечения, при которой терапию нарушений МЭК начинали с селективной деконтаминации специфическими бактериофагами (СБФ) и далее подключали пребиотики. Наиболее эффективной была схема, в которой использовали Хилак форте и Лизоцим, менее эффективна с Дюфалаком (рис. 3, 4). Так, исчезновение метеоризма, кишечных колик и нормализация стула наблюдались на 1-й неделе при приеме Хилак форте и лизоцима, и на 2-3-й неделях - Дюфалака. Микрофлора кишечника, соответственно, восстанавливалась у большинства (87%) детей к концу 4-й неделе на фоне Хилак форте и Лизоцима и только на 57% - у детей, получавших Дюфалак. Достигнутые результаты сохранялись при контрольном исследовании кала на дисбиоз. Однако у части (18%) детей на фоне приема Лизоцима усиливались атопические реакции: нарастала или появлялась мелкоточечная сыпь, отмечался зуд кожи и др. Наконец, проведение специфической деконтаминации СБФ с последующим одновременным назначением пребиотиков и пробиотиков позволило добиться клинического эффекта и нормализации микрофлоры в течение 4 нед у 92% детей при любых сочетаниях пробиотика и пребиотика (рис. 5, 6): Хилак форте и Линекс, Лизоцим и Линекс (Бифистим, Ацилакт), Дюфалак и Линекс (Бифистим, Ацилакт). Эффективность лечения сохранялась и при последующих контрольных исследованиях. Однако у 5 (8,3%) детей первого года жизни на фоне приема Лизоцима появилась аллергическая сыпь, а у 7 (11,7%) детей с лактазной недостаточностью на фоне Дюфалака усилилась диарея. Побочных эффектов на фоне приема Хилак форте не выявлено.

Рис. 1. Нормализация клинических проявлений (метеоризм, кишечная колика, диарея) и нарушений МЭКудетей с лактазной недостаточностью.

Рис. 2. Нормализация клинических проявлений (метеоризм, кишечная колика, диарея) и нарушений МЭК у детей с ААД.

Рис. 3. Результаты лечения пробиотиками детей с ААД.

Рис. 4. Результаты лечения пробиотиками группы детей с лактазнои недостаточностью.

Рис. 5. Результаты лечения пребиотиками группы детей с лактазнои недостаточностью.

Рис. 6. Результаты лечения пребиотиками детей с ААД

Полученные данные позволяют предположить, что наиболее эффективной для коррекции микробиоценоза кишечника у детей раннего возраста является следующая последовательность назначения ЛС: специфическая деконтаминация, затем одновременное назначение пре- и пробиотиков не менее чем на 4 нед. Отсутствие побочных эффектов и более значительная эффективность Хилак форте во всех используемых схемах коррекции микробиоценоза кишечника, очевидно, обусловлены свойствами этого препарата нормализовывать рН кишечного содержимого, как при исходном его защелачивании, так и при закислении. Немаловажную роль в определении эффективности последнего играет официальная форма препарата, позволяющая использовать Хилак форте у детей первого года жизни без потери его терапевтической активности под влиянием пищеварительных ферментов.

Заключение

Таким образом, причины нарушения МЭКу детей многогранны и до конца не изучены, в связи с чем требуется глубокое теоретическое и клиническое осмысление и дальнейшие исследования. Назначение пробиотиков в качестве монотерапии дает быстрый клинический эффект, однако отражается не только на состоянии пищеварительного тракта, но и организма в целом, а у части детей может приводит к нежелательным эффектам. Пребиотики, напротив, могут являться препаратами первого ряда при коррекции микробиоценозов у детей раннего возраста. Хилак форте может применяться на фоне АБ и энтеросорбентов без потери эффективности, даже у детей младенческого возраста. Во всех случаях нарушений МЭК у детей терапия должна быть индивидуализированной, проводиться на фоне коррекции питания и лечения основного заболевания, а также с обязательным учетом взаимодействия ЛС.

Комментарии