Сколько полезных бактерий в кишечнике человека

Наш эксперт – профессор кафедры гастроэнтерологии ФГБУ ДПО «Центральная государственная медицинская академия» Управления делами Президента РФ, член президиума Научного общества гастро­энтерологов России, ­научный редактор журнала «Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология», врач-гастроэнтеролог ­высшей категории, доктор медицинских наук, профессор Мария Ардатская.

Кто в доме хозяин?

В 2008 г. стартовал масштабный проект «Микробиом человека», в ходе которого учёным из Европы и США удалось расшифровать ДНК свыше 10 тыс. микроорганизмов, населяющих наше тело. И теперь специалисты сходятся во мнении, что микробы влияют на нашу жизнь гораздо сильнее, чем считалось раньше.

Судите сами: человеческий геном состоит из 22 тыс. генов, а бактериальное сообщество, живущее у нас внутри, обладает 8 млн уникальных ДНК. То есть бактериальных генов в нашем теле приблизительно в 360 раз больше, чем человеческих!

А потому ответ на вопрос, кто хозяин нашего тела, неоднозначный. Ведь микробы не просто обитают внутри нас, но и управляют многими процессами, происходящими в организме.

Например, крепкий иммунитет во многом зависит от микрофлоры кишечника. Живущие там «хорошие» бактерии просто не дают болезнетворным микроорганизмам прикрепиться к клеткам нашего тела и тем самым берегут нас от различных инфекций, в том числе и от ВИЧ.

Однако микроорганизмы взаимодействуют между собой и нами не только на местном уровне. Метаболиты (продукты обмена веществ) бактерий, населяющих кишечник, влияют на работу всего организма, в том числе и на мозг. Так, хорошее настроение зависит от серотонина – гормона удовольствия, который в большом количестве вырабатывается в процессе жизнедеятельности микрофлоры. Напротив, апатия может возникнуть на фоне изменения концентрации другого важного нейро­медиатора – гамма-аминомасляной кислоты, которая тоже выделяется микробиотой. Поэтому раздражительность или оптимистичность определяется не только характером человека, но и огромным сообществом микро­организмов, населяющих наше тело.

С другой стороны, мы тоже можем влиять на состояние микробиоты. Нездоровый образ жизни, некачест­венная еда и многие другие причины могут привести к гибели полезных обитателей кишечника.

Нажмите для увеличения

А если сбой?

Если изменяется баланс микрофлоры (численность одних бактерий сокращается, а других увеличивается), это может привести к целому ряду проблем. Как правило, первыми признаками неблагополучия  в микробном сообществе становятся тошнота, вздутие живота, расстройства стула, потеря аппетита. А эти симптомы могут быть проявлением самых разных заболеваний желудочно-кишечного тракта и не только его. Вот некоторые заболевания, которые могут возникнуть из-за проблем с микробиотой.

Рак. Метаболиты бактерий пред­отвращают образование опухолей, поэтому развитие онкологических процессов напрямую связано с состоянием микробиоты. Кроме того, микрофлора участвует в выведении из организма различных химических соединений, в том числе и канцерогенов.

Сахарный диабет 2-го типа. Микро­биота участвует в углеводном обмене. Например, в ходе различных экспериментов выяснилось, что гликемический ответ (изменение уровня сахара в крови) на употребление углеводов, в частности хлеба, у разных людей неодинаков и определяется составом микрофлоры кишечника у конкретного человека.

Лишний вес. Как мы уже сказали, обменные процессы во многом регулируются микробиотой. А если метаболизм не в порядке, сбросить лишние килограммы будет сложно даже на строгой диете. Кроме того, микрофлора может влиять на пищевое поведение и чувство насыщения. Именно поэтому в Интернете можно найти немало псевдоисследований, утверждающих, что ожирение заразно: якобы можно подцепить от другого человека особые бактерии, которые отвечают за любовь к нездоровой пище. Однако это не так. Чтобы в кишечнике размножились бактерии, вызывающие тягу к вредной еде, нужно систематически употреблять такую пищу. Зато потом оторваться от коробки конфет будет практически невозможно даже тем, кто никогда не общался с толстяками. Однако из любви к истине надо отметить, что действительно есть разные представители рода лакто­бацилл, которые могут контролировать наш вес – уменьшать накопленные килограммы или увеличивать массу тела при её дефиците. Вероятно, в ближайшее время это послужит основой разработки препаратов – пробиотиков адресного действия.

Болезнь Альцгеймера, аутизм и рассеян­ный склероз. Бактерии в кишечнике участвуют в выработке нейро­трансмиттеров – биологически активных веществ, посредством которых осуществляется передача нервных импульсов от головного мозга к клеткам нашего тела и обратно. ­Если продукция этих веществ нарушена, страдает память, возникают неврологические заболевания.

Заболевания сердечно-сосудистой системы. Жировой обмен тоже зависит от метаболитов кишечных бактерий. Поэтому повышенный уровень холестерина и атеросклероз могут быть следствием неблагополучия микрофлоры.

Заболевания желудочно-кишечного тракта. Дисбаланс в составе микрофлоры может стать причиной синдрома раздражённого кишечника, язвенного колита, болезни Крона, ­неалкогольной жировой болезни печени и многих других проблем.

Ищем лекарство

Микробиота способна к само­восстановлению и саморегуляции. Но компенсаторные возможности микрофлоры небезграничны. Иногда без лекарств не обойтись. Препараты для коррекции нарушений микробиома включают три основных класса:

Пробиотики. Содержат живые микро­организмы. Однако вопреки расхожему мнению населить кишечник полезными микробами при помощи таких препаратов не удастся. Бактерии, содержащиеся в пробиотиках, лишь создают невыносимую среду для размножения болезнетворных микробов, стимулируют иммунитет, а затем сами покидают организм.

Метабиотики. Совершенно новый класс препаратов, разработанный на основе пробиотиков. Но в отличие от последних метабиотики не содержат живых мироорганизмов. В эти препараты включены только продукты обмена веществ бактерий, необходимые нашему организму. Имеющиеся сейчас метабиотики могут предотвратить развитие многих заболеваний, вызванных нарушениями состава микробиоты, и улучшить самочувствие при уже имеющихся болезнях. Вероятно, в будущем с помощью таких препаратов можно будет влиять на обмен веществ в организме человека и даже на его настроение.

Пребиотики. Содержат пищу для полезной микрофлоры: пищевые волокна растительного происхождения, ­олиго- и полисахариды фруктов, а также синтетические вещества. Эти препараты можно использовать не только для лечения заболеваний, связанных с нарушениями микрофлоры, но и для их профилактики.

Чужого не надо?

Получается, что населить кишечник полезными микроорганизмами при помощи лекарств невозможно, можно лишь создать благоприятные условия для восстановления собственной микробиоты. Но  такое лечение не всегда бывает успешным, если у пациента уже есть серьёзные ­заболевания кишечника.

Однако есть другой способ внедрить в организм полезные бактерии – пересадить их от здорового человека. Для этой цели в США и Европе вот уже несколько лет активно применяют ­фекальную трансплантацию, или, проще говоря, пересадку кала. Донорский материал обычно вводится больному через зонд или во время колоноскопии, но есть другие способы доставки.

Пересадка кала довольно эффективна, однако многие врачи понимают возможные издержки этой процедуры. Тут можно провести аналогию с переливанием крови. Когда этот метод лечения только развивался, врачи не учитывали многие серьёзные риски просто потому, что не знали об их существовании. Например, некоторые разновидности вирусов, вызывающих гепатит, были открыты через много лет после того, как переливание крови вошло в медицинскую практику. Примерно такая же ситуация и с пересадкой кала: хотя все доноры сдают анализы, науке известны далеко не все причины заболеваний. Учёные ещё до конца не знают, какой биологический потенциал несёт в себе наша собственная микрофлора и какой эффект от пересадки кала мы можем получить в отдалённом будущем.

Кроме того, в ходе исследований, проведённых у больных синдромом раздражённого кишечника, выяснилось, что после пересадки кала состав их микрофлоры изменился, но проявления болезни остались.

Несмотря на возможные риски, этот метод широко используется в Европе и США. В России пересадка кала ещё не получила одобрения Мин­здрава. 

Сдаём анализы 

Существует несколько методов исследования микробиоты. Среди них:

Бактерио­логический анализ кала

Что показывает. Наличие болезнетворных микроорганизмов в кале, а также определяет количество некоторых (ничтожно малый процент!) полезных бактерий. Материал для исследования помещают на различные питательные среды, а затем смотрят, каким микроорганизмам удалось размножиться в течение нескольких дней. 

Этот анализ хорошо справляется с выявлением инфекций ЖКТ, но для исследования состояния микробиоты не слишком информативен. В лаборатории невозможно воссоздать естественные условия обитания полезной микрофлоры, что часто приводит к ложным результатам.

Расшифровка. В норме болезнетворные бактерии должны отсутствовать в кале. Если они обнаружены, врач назначит лечение с учётом чувствительности микроорганизмов к тому или иному препарату.

При этом точность такого исследования для оценки состояния микробиома крайне низкая.

Средняя цена в коммерческих лабораториях – 1200–1600 руб.

Анализ кала с выявлением ДНК микроорганизмов, присутствующих в кишечнике («Генетика микробиоты», «Секвенирование последовательности микробных генов»)

Что показывает. Позволяет определить количественное соотношение и численность различных классов микроорганизмов, населяющих кишечник.

Расшифровка. С практической точки зрения интерпретация данных этого анализа пока невозможна. На сегодняшний момент только накапливаются данные о том, в каком именно соотношении должны присутствовать те или иные микроорганизмы, чтобы не было проблем со здоровьем. 

Однако коммерческие клиники пытаются трактовать данные анализа и даже разрабатывают индивидуальные диеты, якобы позволяющие скорректировать состав микрофлоры конкретного человека. Но научных данных для подтверждения эффективности таких диет недостаточно.

Средняя цена в коммерческих лабораториях – 12 000–15 000 руб.

Дыхательный тест с лактулозой

Что показывает. Количество бактерий, обитающих в тонкой кишке. Пациенту дают напиток с лактулозой  – веществом, которое расщепляется микроорганизмами в кишечнике. При расщеплении лактулозы бактерии выделяют водород. После этого измеряют количество газа в выдыхаемом пациентом воздухе.

Расшифровка. Тонкая кишка в норме мало населена бактериями, поэтому, если концентрация водорода в выдохе превышает лабораторную норму, это говорит о повышении численности микроорганизмов в тонкой кишке из-за различных заболеваний желудка, поджелудочной железы, кишечника. 

Средняя стоимость в коммерческих лабораториях – 2000–3000 руб.

Анализ кала на метаболиты микрофлоры (биохимический анализ кала на дисбактериоз)

Что показывает. Этот анализ направлен не на измерение количества тех или иных бактерий, а на исследование продуктов обмена веществ микробиоты. Ведь в конечном итоге бактерии влияют на наш организм именно посредством своих метаболитов. Основные метаболиты – это уксусная, пропионовая и масляная жирные кислоты. Именно они защищают организм от болезнетворных микробов, предотвращают развитие заболеваний кишечника, в том числе онкологических, являются контролёрами углеводного и жирового обмена, влияют на работу нервной системы.

Несмотря на разнообразие представителей микробиоты, количество и состав этих кислот находится в чётко заданном диапазоне. Если эти параметры не укладываются в норму, это говорит о нарушении баланса микрофлоры и о высоком риске различных заболеваний, в том числе не связанных с ЖКТ. 

Расшифровка. В норме соотношение кислот должно быть таково: 60% – уксусная кислота, остальные 40% – масляная и пропионовая.

Средняя стоимость в коммерческих лабораториях – 1500–2500 тыс. руб.

Только цифры

• 1,6  млрд долл. было потрачено с 2005 по 2015 г. на разработку основанных на микробио­ме методов лечения различных заболеваний.
• 1013–1015таково количест­во микробов, живущих в кишечнике.
• 70% микроорганизмов, населяющих наше тело, живёт в толстой кишке.
• 1–3 кг – столько весят микробы, живущие в нашем теле (масса микробов составляет 1–3% веса человека).
• 30 тыс. видов бактерий населяют ­организм человека.
• За 20–25 лет микроорганизмы в теле человека заменяются не менее 5–6 раз.

Нормальные микроорганизмы кишечника – это колонии бактерий, заселяющие просвет нижних отделов пищеварительного тракта и поверхность слизистой оболочки. Они нужны для качественного переваривания химуса (пищевого комка), обмена веществ и активации местной защиты в отношении инфекционных возбудителей, а также токсических продуктов.

Нормальная микрофлора кишечника – это баланс различных микробов нижних отделов пищеварительной системы, то есть их количественное и качественное соотношение, необходимое для поддержания биохимического, метаболического, иммунологического равновесия организма и сохранения здоровья человека.

Функции микрофлоры кишечника

• Защитная функция. Нормальная микрофлора обладает выраженным противодействием в отношении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Полезные бактерии препятствуют заселению кишечника иными, не свойственными ему инфекционными возбудителями. В случае снижения количества нормальной микрофлоры, начинают размножаться потенциально опасные микроорганизмы. Развиваются гнойно-воспалительные процессы, происходит бактериальное заражение крови (септицемия). Поэтому важно не допускать уменьшения количества нормальной микрофлоры.
• Пищеварительная функция. Кишечная микрофлора участвует в ферментации белков, жиров, высокомолекулярных углеводов. Полезные бактерии разрушают под действием воды основную массу клетчатки и остатки химуса, поддерживают в кишечнике необходимый уровень кислотности (рН). Микрофлора инактивирует пищеварительные ферменты (щелочную фосфатазу, энтерокиназу), участвует в образовании продуктов распада белков (фенола, индола, скатола) и стимулируют перистальтику. Также микроорганизмы пищеварительного тракта регулируют метаболизм холестерина и желчных кислот. Способствуют трансформации билирубина (желчного пигмента) в стеркобилин и уробилин. Полезные бактерии играют важную роль на конечных этапах превращения холестерина. Из него образуется копростерин, который не всасывается в толстой кишке и выводится с калом. Нормофлора способна снижать выработку печенью желчных кислот и контролировать нормальный уровень холестерина в организме.
• Синтетическая (метаболическая) функция. Полезные бактерии пищеварительного тракта вырабатывают витамины (С, К, Н, РР, Е, группы В) и незаменимые аминокислоты. Кишечная микрофлора способствует лучшему усвоению железа и кальция, поэтому препятствует развитию таких заболеваний как анемия и рахит. За счет действия полезных бактерий происходит активное всасывание витаминов (D3, В12 и фолиевой кислоты), регулирующих систему кроветворения. Метаболическая функция кишечной микрофлоры также проявляется в способности синтезировать ими антибиотикоподобные вещества (ацидофилин, лактоцидин, колицин и другие) и биологически активные соединения (гистамин, диметиламин, тирамин и т. д.), которые препятствуют росту и размножению патогенных микроорганизмов.
• Детоксикационная функция. Эта функция ассоциируется с возможностями кишечной микрофлоры сокращать количество и удалять с каловыми массами опасные токсические продукты: соли тяжелых металлов, нитриты, мутагены, ксенобиотики и другие. Вредные соединения не задерживаются в тканях организма. Полезные бактерии предотвращают их токсическое воздействие.
• Иммунная функция. Нормофлора кишечника стимулирует синтез иммуноглобулинов – особых белков, повышающих защитные силы организма в отношении опасных инфекций. Также полезные бактерии содействуют созреванию системы фагоцитирующих клеток (неспецифический иммунитет), способных к поглощению и уничтожению патогенных микробов (см. подробнее о влиянии микрофлоры кишечника на иммунитет).

Представители кишечной микрофлоры

Вся микрофлора кишечника подразделяется на:

1. нормальную (основную);
2. условно-патогенную;
3. патогенную.

Среди всех представителей встречаются анаэробы и аэробы. Отличие их друг от друга заключается в особенностях существования и жизнедеятельности. Аэробы – это микроорганизмы, способные жить и размножаться только в условиях постоянного доступа кислорода. Представители другой группы делятся на 2 вида: облигатные (строгие) и факультативные (условные) анаэробы. И те, и другие, получают энергию для своего существования при отсутствии доступа кислорода. Для облигатных анаэробов он губителен, а для факультативных – нет, то есть микроорганизмы могут существовать в его присутствии.

Нормальные микроорганизмы

К ним относятся грамположительные (бифидобактерии, лактобактерии, эубактерии, пептострептококки) и грамотрицательные (бактероиды, фузобактерии, вейлонеллы) анаэробы. Такое название их связано с фамилией датского бактериолога – Грама. Он разработал специальный метод окрашивания мазков с использованием анилинового красителя, йода и спирта. При микроскопии часть бактерий имеет сине-фиолетовый цвет и относится к грамположительным. Другие микроорганизмы обесцвечиваются. Для лучшей визуализации этих бактерий применяется контрастный краситель (фуксин), который окрашивает их в розовый цвет. Это грамотрицательные микроорганизмы.

Все представители данной группы являются строгими анаэробами. Они составляют основу всей кишечной микрофлоры (92-95%). Полезные бактерии вырабатывают антибиотикоподобные вещества, помогающие вытеснить из среды обитания возбудителей опасных инфекций. Также нормальные микроорганизмы создают зону “закисления” (рН=4,0-5,0) внутри кишечника и образуют защитную пленку на поверхности его слизистой оболочки. Таким образом, формируется барьер, препятствующий колонизации посторонних бактерий, попавших извне. Полезные микроорганизмы регулируют баланс условно-патогенной флоры, предотвращая ее избыточный рост. Участвуют в синтезе витаминов.

Условно-патогенные микроорганизмы

К ним относятся грамположительные (клостридии, стафилококки, стрептококки, бациллы) и грамотрицательные (эшерихии – кишечные палочки и другие представители семейства энтеробактерий: протей, клебсиелла, энтеробактер, цитробактер и т. д.) факультативные анаэробы.

Эти микроорганизмы являются условно-патогенными. То есть, при благополучии в организме их влияние только положительное, как и у нормальной микрофлоры. Воздействие неблагоприятных факторов приводит к их избыточному размножению и превращению в болезнетворных возбудителей. Развивается кишечный дисбактериоз с диареей, изменением характера стула (жидкий с примесью слизи, крови или гноя) и ухудшением общего самочувствия. Количественный рост условно-патогенной микрофлоры может быть связан с ослабленным иммунитетом, воспалительными заболеваниями пищеварительной системы, неправильным питанием и применением лекарственных препаратов (антибиотиков, гормонов, цитостатиков, анальгетиков и других средств).

Главный представитель энтеробактерий – это кишечная палочка с типичными биологическими свойствами. Она способна активировать синтез иммуноглобулинов. Специфические белки взаимодействуют с патогенными микроорганизмами из семейства энтеробактерий и препятствуют их проникновению в слизистую оболочку. Помимо этого кишечная палочка продуцирует вещества – колицины с антибактериальной активностью. То есть нормальные эшерихии способны тормозить рост и размножение гнилостных и патогенных микроорганизмов из семейства энтеробактерий – кишечной палочки с измененными биологическими свойствами (гемолизирующие штаммы), клебсиелл, протея и других. Эшерихии принимают участие в синтезе витамина К.

К условно-патогенной микрофлоре также относятся дрожжеподобные грибы рода Candida. Они редко обнаруживаются у здоровых детей и взрослых. Выявление их в кале, даже в небольшом количестве, должно сопровождаться клиническим обследованием пациента с целью исключения кандидоза (избыточного роста и размножения дрожжеподобных грибов). Особенно это актуально у детей младшего возраста и больных со сниженным иммунитетом.

Патогенные микроорганизмы

Это бактерии, попадающие в пищеварительный тракт извне и вызывающие острые кишечные инфекции. Заражение патогенными микроорганизмами может произойти при употреблении в пищу загрязненных продуктов питания (овощи, фрукты и т. д.) и воды, при нарушении правил личной гигиены и контакте с больным. В норме в кишечнике не встречаются. К ним относятся патогенные возбудители опасных инфекций – дизентерии, сальмонеллеза, псевдотуберкулеза и других заболеваний. Наиболее частые представители этой группы – шигеллы, сальмонеллы, иерсинии и т. д. Некоторые возбудители (золотистый стафилококк, синегнойная палочка, нетипичная кишечная палочка) могут встречаться среди медицинского персонала (носители патогенного штамма) и в больничных учреждениях. Они вызывают серьезные госпитальные инфекции.

Все болезнетворные бактерии провоцируют развитие кишечного воспаления по типу энтерита или колита с расстройством стула (диарея, в кале слизь, кровь, гной) и развитием интоксикации организма. Полезная микрофлора угнетается.

Нормы содержания бактерий в кишечнике

Полезные бактерии

КОЕ/г – это количество колонии образующих единиц микробов в 1 грамме испражнений.

Условно-патогенные бактерии

Полезные бактерии кишечника

Грамположительные строгие анаэробы:

• Бифидобактерии – представители основной микрофлоры, присутствуют в здоровом кишечнике на протяжении всей жизни. Занимают доминирующее положение среди других микроорганизмов. Бифидобактерии обеспечивают защиту организма от патогенных бактерий и препятствуют их попаданию в верхние отделы желудочно-кишечного тракта и другие внутренние органы. Особенно это актуально у детей на первом году жизни. Бифидобактерии продуцируют молочную и уксусную кислоты, способствующие хорошему усвоению кальция, железа и витамина D. Также эти полезные микроорганизмы синтезируют белки и аминокислоты, витамины (группы В, К, никотиновую, пантотеновую и фолиевую кислоты), стимулируют кишечный иммунитет. Бифидобактерии могут быть резистентны к некоторым противомикробным средствам: пенициллину, стрептомицину и рифампицину.
• Лактобактерии – палочковидные микроорганизмы. Присутствуют практически во всех отделах пищеварительной системы. Обладают антибактериальной активностью (выделяют спирт, лизоцим, лактоцидин и другие вещества) в отношении гнилостных и гноеродных микробов. Защищают слизистую оболочку кишечника. Резистентны к антибиотикам: пенициллину и ванкомицину. Лактобактерии могут выделяться из кишечника новорожденных уже в первые дни после рождения. У взрослых, придерживающихся строгой вегетарианской диеты, их количество больше нормы.
• Эубактерии – коккобациллы, то есть микроорганизмы с промежуточной формой (не палочковидной и не шарообразной). Редко встречаются у детей, находящихся на естественном вскармливании. Однако у малышей, питающихся смесями, выявляются довольно часто. Эубактерии участвуют в метаболизме холестерина (трансформация холестерола в копростанол) и желчных кислот.
• Пептострептококки – шаровидные микроорганизмы, относящиеся к нормальной микрофлоре кишечника. Редко встречаются у детей на грудном вскармливании. У малышей, питающихся смесями, определяются всегда. В результате генетических мутаций могут попадать в нехарактерные для них места обитания, вызывая тем самым инфекционное воспаление. Часто они высеваются при септицемии, остеомиелите, гнойном артрите, аппендиците и других абсцессах. Наряду с другими анаэробами, пептострептококки выявляются при гингивитах и пародонтозах.

Грамотрицательные строгие анаэробы:

• Бактероиды – полиморфные (имеющие разный размер и форму) палочки. Вместе с бифидобактериями заселяют кишечник новорожденных к 6–7 дню жизни. При грудном вскармливании бактероиды выявляются у 50% детей. При искусственном питании высеваются в большинстве случаев. Бактероиды принимают участие в пищеварении и расщеплении желчных кислот.
• Фузобактерии – полиморфные палочковидные микроор