Пробиотики в коррекции микроэкологических нарушений кишечника

— Насколько обильно наш организм заселен микроорганизмами? 

— Их количество на два порядка превышает число клеток нашего тела и состоит из 10 тыс. различных видов. Отношения в этом сообществе имеют филогенетически древнее происхождение и жизненно важны для обеих частей системы «организм — микробиота». Геном человека содержит около 25 тыс. собственных генов, а микробиом добавляет еще около 10 млн уникальных бактериальных генов. Более 60 % представителей микрофлоры колонизируют кишечник хозяина, 12 % — кожу, 15 % — ротоглотку, а урогенитальный и родовой тракты заселяют 2 и 9 % соответственно. В любом микробиоценозе, в том числе кишечном, всегда имеются постоянно обитающие виды бактерий (главная, она же резидентная микрофлора), а также добавочные (факультативные) и транзиторные (случайные). В микробиоценозе нашего организма преобладают представители Bacteroides (грамнегативные бактерии, принадлежащие почти к 20 родам) и Firmicutes (грампозитивные бактерии, принадлежащие более чем к 200 родам) за которыми следуют Actinobacteria, Proteobacteria и Archea. 

— Обратимся сначала к толстой кишке. 

— Главная микрофлора этого органа прежде всего включает анаэробные бактерии родов Bacteroides, Вifidobacterium, непатогенные штаммы клостридий. Аэробные бактерии (в основном кишечные палочки, лактобациллы, энтерококки и др.) составляют сопутствующую микрофлору. К остаточной микрофлоре относят главным образом стафилококки, клостридии, протей, грибы. Однако некоторые эксперты считают, что к главной флоре принадлежат бифидобактерии, лактобактерии, пропионибактерии, эшерихии, пептострептококки и энтерококки,акфакультативнойитранзиторной— бактероиды, пептококки, стафилококки, стрептококки, бациллы (аэробные спорообразующие бактерии и анаэробы из рода клостридий), фузо- и неферментирующие бактерии, дрожжеподобные грибы, представители семейства Enterobacteriaceae. Кроме того, в толстой кишке присутствуют также бактерии родов Actinomyces, Сitrobacter, Сorynebacterium, Veillonella, Аcidominococcus, Аnaerovibrio, Вutyrovibrio,Acetovibrio, Campylobacter, Disulfomonas, Eubacterium, Roseburia, Ruminococcus, Selenomonas, Spirochetes, Succinomonas, Wolinella, а также более десяти видов кишечных вирусов. Таким образом, фактически весь метаболический потенциал кишечной микрофлоры локализован в толстой кишке. И именно он определяет ее роль для организма хозяина. 

— Какие функции выполняет микробиота? 

— Я бы сказала, что бактерии нашего организма — на все руки мастера! Функции микробиоты включают: 

• рофическое и энергетическое обеспечение макроорганизма, в том числе его эпителия; 

• регулирование перистальтики кишечника; 

• участие в регуляции дифференцировки и регенерации тканей, в первую очередь эпителиальных, а также в цитопротекции; 

• детоксикацию и выведение вредных соединений, активацию лекарственных препаратов, разрушение мутагенов, но вместе с тем хранение микробных плазмидных и хромосомных генов; 

• стимуляцию иммунной системы, образование иммуноглобулинов; 

• повышение резистентности эпителиальных клеток к мутагенам; 

• ингибирование роста патогенов и их адгезии к эпителию, перехват и выведение вирусов; 

• поддержание ионного гомеостаза организма и физико-химических параметров гомеостаза преэпителиальной зоны; 

• участие в метаболизме белков, жиров и углеводов, энтерогепатической циркуляции желчных кислот, стероидов и других макромолекул; 

• синтез витаминов, например группы В, и пантотеновой кислоты. 

Некоторые метаболиты и компоненты клеток микробиоты приобретают роль регуляторов, медиаторов, словом, так называемых сигнальных молекул. К ним относятся: 

 гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), гистамин, тирамин, серотонин, путресцин, агматин, кадаверин, глутамин, глутаминовая кислота, холин, алкилхолины, цАМФ, цГМФ, короткоцепочечные жирные кислоты, стероиды; 

• белки, подобные нейротензину, соматостатину, кальцитонину, инсулину, пролактину и гонадотропным гормонам; 

• бактерио- и микроцины; 

• нуклеиновые кислоты, прежде всего ДНК бактериальных хромосом, перемещающиеся элементы (транспозоны), плазмиды. 

Наиболее вероятные кандидаты в состав филометаболического ядра микробиоты кишечника на уровне родов — это Alistipes, Anaerostipes, Bacteroides, Bifidobacterium, Blautia, Butyrivibrio, Clostridium, Collinsella, Coprococcus, Dorea, Eubacterium, Faecalibacterium, Parabacteroides, Prevotella, Roseburia, Ruminococcus, Subdoligranulum. Как минимум половина родов, претендующих на ключевые позиции, относятся к бутират-продуцирующим микроорганизмам. Остальные вырабатывают еще две основные короткоцепочечные жирные кислоты (ацетат и пропионат), а также важнейшие интермедиаты микробного метаболизма (лактат, сукцинат и формиат). Важнейшее и неотъемлемое свойство микробиоты кишечника — функциональная избыточность, предполагающая возможность выполнения сходных метаболических функций филогенетически разными микроорганизмами, то есть фактически возможность замещения одних видов другими без потери функции. Микробная экосистема кишечника обладает высокой степенью функциональной избыточности, биологический смысл которой состоит в поддержании функциональной стабильности микробиоты, обеспечивающей ей определенные эволюционные преимущества в мутуалистических (бартерных) взаимоотношениях с организмом хозяина. 

— А как микробиота уживается с иммунной системой? 

— Уже в начале 2020-х об этом было известно многое. Начну с того, что функции микробиоты осуществляются путем внутриклеточных (фаго- и эндоцитоз), дистанционных (сигнальные молекулы) и контактных (через образ-распознающие рецепторы) взаимодействий. При внутриклеточных взаимодействиях достигается эффект обмена клеточным материалом, в результате чего микробиота приобретает рецепторы и другие антигены, присущие хозяину и делающие ее своей для иммунной системы макроорганизма. В результате такого обмена эпителиальные клетки приобретают бактериальные антигены. 

Активный анализ нормальной микрофлоры, патогенных бактерий и других антигенов на поверхности эпителия осуществляют иммуночувствительные клетки разных типов: 

• энтероциты, эфферентные датчики «сигналов опасности» в микросреде, которые, секретируя дефенсины, IgA, хемо- и цитокины, регулируют неспецифическую резистентность и специфические иммунные ответы; 

• М-клетки, специализированные и расположенные на поверхности лимфоидных фолликулов, анализируют среду и переносят антигены из просвета кишечника в нижележащие дендритные и другие антигенпредставляющие клетки; 

• дендритные клетки участвуют в иммунном надзоре, могут поглощать и задерживать живые непатогенные бактерии и переносить их в брыжеечные лимфоузлы, стимулируя местный иммунный ответ; 

• существует связь между энтероцитами и дендритными клетками посредством выработки медиаторов, приводящих к активизации последних. 

Способность иммуночувствительных клеток различать патогенные и непатогенные бактерии отчасти обусловлена двумя главными системами — семейством TLR (toll-подобных рецепторов) и молекулами NOD/CARD (nucleotide-binding oligomerization domain / caspase recruitment domain — нуклеотидсвязывающий домен олигомеризации / домен, привлекающий каспазы). Белки TLR и NOD запускают неспецифический и специфический иммунный ответ. Таким образом нормальная микрофлора подавляет воспалительные реакции и тормозит определенные пути передачи сигнала, тем самым поддерживая кишечный гомеостаз. 

— Эти сигнальные молекулы и обеспечивают дистанционные взаимодействия между микрофлорой и макроорганизмом? 

— Вот именно! Возвращаясь к вопросу об иммунной системе, подчеркну, что на поверхности эпителия активный анализ антигенов как нормальной, так и патогенной микрофлоры осуществляют иммуночувствительные клетки разных типов. Энтероциты представляют собой эфферентные датчики «сигналов опасности» в микросреде, которые, секретируя дефенсины, иммуноглобулин А, хемо- и цитокины, регулируют неспецифическую резистентность и специфические иммунные ответы. Тогда как М-клетки, специализированные и расположенные на поверхности лимфоидных фолликулов, анализируют среду и переносят антигены из просвета в нижележащие дендритные и другие антигенпредставляющие клетки. Именно дендритные клетки активнее других участвуют в иммунном надзоре. Они могут поглощать и задерживать живые непатогенные бактерии и переносить их в брыжеечные лимфоузлы, где формируется местный иммунный ответ. Способность иммуночувствительных клеток различать патогенные и непатогенные бактерии отчасти обусловлена двумя главными системами вышеупомянутых образраспознающих рецепторов: семейством TLR и молекулами NOD/CARD. Белки TLRи NOD, в свою очередь, запускают неспецифический и специфический иммунные ответы, включая синтез провоспалительных цитокинов и хемокинов, и играют основополагающую роль в активации клеток иммунной системы в ответ на определенные комбинации молекул, связанные с микроорганизмами. При этом нормальная микрофлора подавляет воспалительные реакции и тормозит определенные пути передачи сигнала, тем самым поддерживая кишечный гомеостаз. 

Таким образом, поддержание численности и состава микрофлоры и ее функциональной активности в различных отделах ЖКТ является прерогативой нормальногофизиологического состояния организма. Иммунная система играет здесь роль не угнетателя микробиоты, а, скорее, умного регулятора ее жизнедеятельности, извлекающего из нее максимальную пользу для нашего тела. 

— Давайте поговорим о самых актуальных для клинициста факторах, приводящих к дисбактериозу. 

— Кратковременные нарушения микробиоценоза кишечника рассматриваются с позиции дисбактериальных реакций, а более стойкие изменения количественного и качественного состава микроорганизмов объединяет понятие «дисбактериоз». Вот его главные причины: 

• заболевания внутренних органов, прежде всего ЖКТ; 

• недостаточно грамотная коррекция нарушений микробиоценоза, с которой в своей практике гастроэнтеролога я встречаюсь, увы, довольно часто; 

• ятрогенные воздействия — лучевая, гормональная и антибактериальная терапия, лечение цитостатиками, операции; 

• фактор неправильного питания: – дефицит пищевых волокон, – еда с антибактериальными компонентами, консервантами, красителями и другими ксенобиотиками, – питание, несбалансированное по составу нутриентов и минорных компонентов, – нерегулярное питание, – резкая смена рациона и режима питания; 

• стрессы различного генеза; • нарушение биоритмов, дальние поездки; 

• острые ЖКТ-инфекции; 

• нарушения иммунитета. 

С учетом широкой распространенности неблагоприятных факторов, оказывающих негативное влияние на состояние микрофлоры, остро стоит вопрос о коррекции и профилактике нарушений микробиоценоза кишечника. К ним относятся: 

• диетическая коррекция;

• лечение патологии, приведшей к дисбактериозу;

• деконтаминация условно патогенной флоры, например, с помощью невсасывающихся кишечных антибиотиков, энтеросорбентов, фагов, культур бактерий, обладающих антагонистической активностью;

• восстановление эубиоза; 

• и, что особенно важно, и о чем часто забывают мои уважаемые коллеги, это профилактика нарушений микробиоценоза в период ремиссии. 

Спектр средств, используемых для восстановления численности и качественного состава микрофлоры, включает две большие группы препаратов — про- и пребиотики. Цели их применения таковы: 

• улучшение клинического течения основного заболевания (купирование симптомов и улучшение результатов лечения);

• профилактика осложнений и сокращение рецидивов;

• повышение эффективности других методов терапии за счет восстановления чувствительности рецепторного аппарата кишечника;

• профилактика побочных эффектов фармакотерапии и повышение качества жизни. 

— Что такое пробиотики? 

— Это живые микроорганизмы, при естественном способе введения оказывающие благоприятные эффекты на физиологические функции, биохимические и поведенческие реакции организма через оптимизацию его микроэкологического статуса. Эффекты воздействия пробиотиков на организм человека подразделяются на три группы.

1. К эффектам общего характера я бы отнесла синтез нутриентов и антиоксидантов, активацию MALT-системы (англ. mucosa associated lymphoid tissue — слизистая оболочка, связанная с лимфоидной тканью), модуляцию ответа Т1- и Т2-лимфоцитов (Th1/ Th2), контроль потенциально патогенных микробов и снижение продукции эндотоксинов. 

2. Гуморальные эффекты включают ингибирование синтеза иммуноглобулина Е (IgE), стимуляцию продукции иммуноглобулина А (IgA) и выработки оксида азота (NO), а также модулирование цитокинового ответа.

3. Клеточные эффекты предполагают ингибирование синтеза иммуноглобулина Е (IgE), стимуляцию работы макрофагов, активацию роста и регенерации клеток, но вместе с тем — и физиологического, то есть нормального апоптоза.

Долговременное применение пробиотиков с оценкой эффективности и безопасности их действия позволило выработать строгие требования, которым они должны соответствовать. А именно — содержать микроорганизмы, пробиотический эффект которых доказан в рандомизированных контролируемых исследованиях, и обладать стабильной клинической эффективностью. Кроме того, пробиотики должны быть непатогенными и нетоксичными, не вызывать побочных эффектов при длительном применении, оказывать положительное влияние на организм хозяина (например, увеличивать резистентность к инфекциям) и обладать колонизационным потенциалом. Это значит, что пробиотики должны сохраняться в пищеварительном тракте до достижения максимального положительного эффекта. Очень важно, чтобы они были устойчивыми к низкой кислотности, органическим и желчным кислотам, антимикробным токсинам и ферментам, продуцируемым патогенной микрофлорой, а также были 

 — А какие предъявляются требования к штаммам бактерий, на основе которых создаются пробиотики? 

 — Они должны быть выделенными от здоровых людей и идентифицированными до вида по фено- и генотипическим признакам, иметь генетический паспорт, обладать широким спектром антагонистической активности в отношении патогенных и условно патогенных микроорганизмов. Также пробиотики не должны угнетать активность нормальной микрофлоры, им полагается быть безопасными для людей, в том числе иммунологически. Производственные штаммы должны быть стабильными по биологической активности и удовлетворять технологическим требованиям.

Выделяют следующие группы микроорганизмов, которые используются в лечебных препаратах (пробиотиках) и пищевых (пробиотических) продуктах: 

• бифидобактерии: Bifidobacterium bifidum, B. infantis, B. longum, B. breve, B. adolescentis, B. lactis, B. animalis, B. thermophilum; 

• лактобациллы: Lactobacillus acidophilus, L. plantarium, L. casei spp. ramnosus, L. brevis, L. delbrueckii spp. bulgaricus, L. helveticus, L. fermentum, L. reuteri, L. cellobiosus, L. curvatus; 

• лактококки: Lactococcus spp. cremonis, L. lactis spp. lactis; 

• кишечная палочка (Escherichia coli) и энтерококки (Enterococcus faecium, E. faecalis); 

• стрептококки: Streptococcus salivarius spp. thermophilus, S. cremoris, S. lactis, S. diaacetylactis, S. intermedius; 

• пропионибактерии (Propionibacterium acnes); 

• бациллы: Bacillus subtilis, B. cereus, B. licheniformis; 

• грибы-сахаромицеты: Saccharomyces boulardii, S. cerevisiae.

Пробиотики могут содержать как монокультуру, так и комбинацию из нескольких видов микроорганизмов, в этом случае мы говорим о симбиотиках.

Использование обозначений штаммов для пробиотиков имеет крайне важное значение, так как самым надежным подходом к доказательству эффективности пробиотика служит связь положительных влияний (например, в отношении ЖКТ, обсуждаемых в практических рекомендациях Всемирной гастроэнтерологической организации — 2017 [World Gastroenterology Organisation, ВГО]) со специфическими штаммами или комбинацией штаммов пробиотиков в эффективной дозировке. 

— Как эволюционируют пробиотики?

 — Выделяют четыре их поколения. 

Первое поколение включает монокомпонентные препараты, содержащие один штамм бактерий. 

Второе поколение состоит из неспецифических для человека микроорганизмов, которые являются самоэлиминирующимися антагонистами. 

Третье поколение — это поликомпонентные пробиотики из нескольких симбиотических штаммов бактерий одного вида или разных видов со взаимоусиливающим действием. От препаратов первого поколения они отличаются более сбалансированным составом. 

Четвертое поколение несет в себе иммобилизованные на сорбенте бифидосодержащие препараты. Сорбированные бифидобактерии эффективно колонизируют слизистую оболочку кишечника, оказывая более выраженное протективное действие, чем несорбированные аналоги. 

Тем не менее не могу не согласиться с мнением ряда моих коллег, считающих, что по мере расширения знаний о сложности и многообразии экосистемы кишечника концепция применения пробиотиков как факторов длительной колонизации находит все меньше сторонников. Но это не умаляет достоинств данной группы препаратов в связи с другими выраженными полезными эффектами, о чем было сказано выше. 

Таким образом, современные пробиотики решают широкий круг задач: 

• селективная стимуляция иммунной системы; 

• воздействие на ключевые звенья патогенеза болезни, а именно — на токсины, адгезию, инвазию, транслокацию; 

• влияние на отдельный механизм действия основного лекарственного препарата, например улучшение антимикробного эффекта антибиотиков; 

• дополнение эффектов основного препарата, например гиполипидемических и антигистаминных средств, регуляторов моторики. 

— Какие основные проблемы использования антибиотиков предстоит решить в ближайшее десятилетие? 

— Таких проблем немало, и они уже решаются. Речь, в частности, идет об определении оптимальной дозы и наполнителя для доставки бактерий и разработке надежных прогностических критериев эффективности in vivo. Также очень важно найти правильные решения в регламентировании и верификации стабильности продуктов, определении синергетических и антагонистических комбинаций про- и других фармабиотиков. Еще одна очень серьезная проблема связана с необходимостью добиться высокой точности в попарном сравнении эффективности различных штаммов при разных показаниях к применению, что пока нам не удается. Также мы должны устранить некоторые недостатки традиционных пробиотиков, приготовленных на основе живых микроорганизмов, а именно невозможность четко определить оптимальное количество бактерий для оказания пробиотического эффекта. Нет у нас пока и точных знаний о механизмах и всех мишенях эффекта пробиотиков. У большинства известных пробиотиков заявленный позитивный эффект кратковременен, отсутствует или неясно выражен. Не все пробиотики являются полностью безопасными для человека, даже если они принадлежат к Lactobacillus или Bifidobacterium. Ситуация становится еще более сложной, если речь идет о таких пробиотических штаммах, как Enterococcus, Streptococcus, Escherichia, Bacillus, Bacteroides. 

В ряде непредвиденных для врача случаев пробиотики могут вызывать оппортунистические инфекции, стимулировать рост патогенных микроорганизмов, вызывать аллергические осложнения, аутоиммунные нарушения, способствовать агрегации тромбоцитов, индуцировать микроэкологические нарушения в ЖКТ, модифицировать экспрессию генов в симбиотических бактериях и эукариотических клетках, участвовать в горизонтальном переносе генов как при формировании антибиотикорезистентности, так и развитии традиционных и новых факторов патогенности (гемолиз, D-галактоза, ДНК-метилтрансферазы, сиртуины, глюкуронидаза, ацетальдегид, PKSгены и т.д.).Также пробиотики способны индуцировать хроническое воспаление, связанное с сигнальной системой NF-κB, регулирующей активность генов синтеза провоспалительных интерлейкинов, хемокининов и цитокинов (особенно IL-6, IL-8, адгезивных и других молекул). Все это может приводить к нарушению регенеративных процессов после различных повреждений в клетках печени и кишечника, к дисфункции теломер и преждевременному старению. Еще предстоит большая работа по уточнению микробных, иммунологических ифункциональных особенностей отдельных штаммов пробиотиков, раскрытию их механизмов действия у разных категорий больных (в первую очередь с заболеваниями ЖКТ), а также по обоснованию выбора штамма в зависимости от индивидуального состояния кишечной микрофлоры. Главное же направление эволюции пробиотиков — создание средств адресного действия—специализированных препаратов с узкими показаниями к применению. Сегодня начался переход от концепции «пробиотик от всего» к концепции «пробиотик для…», которую мы и будем развивать.