Микробиота кишечника¶
Микробиота кишечника — совокупность микроорганизмов (бактерий, архей, грибов, вирусов и простейших), обитающих в желудочно-кишечном тракте человека и других теплокровных животных. У взрослого человека в кишечнике обитает порядка 10¹³ микроорганизмов, что сопоставимо с числом собственных клеток организма. Суммарная масса микробиоты достигает 1,5–2 кг. Подавляющее большинство видов составляют бактерии, относящиеся к филамам Firmicutes и Bacteroidetes, а также Actinobacteria и Proteobacteria.
¶Состав и разнообразие
Микробиота кишечника формируется преимущественно в первые три года жизни ребёнка и далее остаётся относительно стабильной, хотя её структура может меняться под действием внешних факторов. У здорового взрослого человека в кишечнике обитает от 500 до 1000 различных видов бактерий, представленных триллионами клеток.
Основные зоны заселения:
- Желудок и двенадцатиперстная кишка — низкая концентрация микроорганизмов из-за кислой среды и быстрой эвакуации содержимого (10¹–10³ КОЕ/мл).
- Тонкая кишка — концентрация возрастает до 10³–10⁸ КОЕ/мл, преобладают лактобациллы и стрептококки.
- Толстая кишка — основное место обитания микробиоты, концентрация до 10¹¹–10¹² КОЕ/мл; здесь сосредоточено более 95 % всех кишечных микроорганизмов.
К наиболее распространённым родам относятся Bacteroides, Faecalibacterium, Roseburia, Bifidobacterium, Lactobacillus, Escherichia, Clostridium, Ruminococcus. На долю анаэробов приходится основная часть популяции.
¶Функции
Микробиота кишечника выполняет ряд физиологических функций:
- Метаболическая — участие в ферментации неперевариваемых углеводов с образованием короткоцепочечных жирных кислот (бутирата, пропионата, ацетата), синтез витаминов группы B, витамина K, биотина.
- Защитная — колонизационная резистентность, то есть подавление роста патогенных бактерий за счёт конкуренции за питательные вещества и места прикрепления, продуцирование бактериоцинов.
- Иммунная — стимуляция развития и созревания иммунной системы, поддержание баланса провоспалительных и противовоспалительных реакций, участие в формировании толерантности к пищевым антигенам.
- Барьерная — поддержание целостности эпителиального барьера кишечника, участие в синтезе слизистого слоя.
¶Факторы, влияющие на состав
Структура микробиоты формируется под действием множества факторов:
| Фактор | Влияние |
|---|---|
| Тип родов и родов | Первичное заселение при родах (естественные или кесарево сечение), грудное или искусственное вскармливание |
| Возраст | Постепенное увеличение разнообразия с возрастом, снижение в пожилом возрасте |
| Питание | Преобладание растительной или животной пищи, содержание пищевых волокон |
| Антибиотики | Временное или длительное снижение разнообразия, нарушение баланса видов |
| География и образ жизни | Климат, физическая активность, уровень стресса, качество сна |
Генетические факторы хозяина также играют роль, однако их вклад оценивается как меньший по сравнению с диетой и образом жизни.
¶Микробиота и здоровье
Исследования последних десятилетий показали связь между изменениями состава микробиоты (дисбиозом) и рядом заболеваний:
- Воспалительные заболевания кишечника (болезнь Крона, язвенный колит) — снижение разнообразия и дефицит бутиратпродуцирующих бактерий.
- Метаболические нарушения — ожирение, инсулинорезистентность, сахарный диабет 2 типа.
- Аллергические заболевания — атопический дерматит, бронхиальная астма, пищевая аллергия.
- Нарушения работы центральной нервной системы — исследования на животных и клинические данные указывают на участие микробиоты в оси «кишечник — мозг» через метаболиты, нейромедиаторы и блуждающий нерв.
При этом причинно-следственные связи во многих случаях остаются предметом дальнейших исследований.
¶Методы изучения
До 2000-х годов изучение кишечной микробиоты основывалось на культивировании микроорганизмов, что позволяло выявить лишь небольшую часть видов. С внедрением методов метагеномного секвенирования 16S рРНК-гена и всего генома (shotgun-секвенирование) стало возможным определять видовой состав без культивирования. В России изучением микробиоты занимаются в Институте биологии развития РАН, НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи, а также в профильных лабораториях при медицинских вузах.
¶Пробиотики и пребиотики
Пробиотики — живые микроорганизмы, при приёме внутрь оказывающие благоприятное воздействие на организм хозяина. К наиболее изученным относятся штаммы Lactobacillus и Bifidobacterium, а также Saccharomyces boulardii. Пребиотики — пищевые компоненты (инулин, олигофруктоза, пищевые волокна), которые не перевариваются в тонкой кишке и стимулируют рост полезных бактерий в толстой кишке. Сочетание пробиотиков и пребиотиков называется синбиотиками.
Эффективность пробиотиков зависит от конкретного штамма, дозы и состояния микрофлоры кишечника пациента; в клинической практике они применяются в составе комплексной терапии антибиотик-ассоциированной диареи, синдрома раздражённого кишечника и ряда других состояний.
Источники:
- Гуревич Е. Ю., Шенцова Н. В., Латышева А. В. Микробиота кишечника человека: современные представления о составе и функциях // Вопросы питания, 2019.
- Хавкин А. И., Корниенко Е. А. Микробиоценоз кишечника и его роль в организме человека // Инфекция и иммунитет, 2019.
- Ley R. E., Peterson D. A., Gordon J. I. Ecological and evolutionary forces shaping microbial diversity in the human intestine // Cell, 2006.
- Thursby E., Juge N. Introduction to the human gut microbiota // Biochemical Journal, 2017.