Микрофлора ЖКТ

Общие сведения

Внутри кишечника человека находятся триллионы бактерий, которые составляют сложную микробиологическую систему, известную как микробиом  кишечника, и играют критическую роль в кишечном здоровье. Нарушение микрофлоры  может привести к множеству заболеваний, включая диабет, ожирение, хроническое заболевание почек, синдром раздраженного кишечника, заболевания суставов, в том числе болезнь Бехтерева.

Микрофлора (микробиота) ЖКТ человека  содержит 10¹⁴ жизнеспособных  микроорганизмов. Это в 10 раз больше количества клеток в теле человека! Микрофлору кишечника    образуют более чем  1000 различных видов бактерий, установивших между собой взаимовыгодные симбиотические отношения. Симбиоз микроорганизмов ЖКТ — жизненно важный, но недостаточно оцененный микробный орган человека, который весит 1-1,5 кг и конкурирует с печенью по ряду биохимических реакций. Наиболее важным компонентом симбиоза  является  микрофлора  толстого кишечника. Здесь содержание бактерий намного превосходит концентрации, обнаруженные в других местах.

Чем полезна микрофлора кишечника?

• Настраивает (модулирует) иммунную систему организма.
• Обеспечивает сопротивление колонизации вредными бактериями.
• Защищает от развития аллергии.
• Образует короткоцепочечные жирные кислот ( масляная, пропионовая и  др.)
• Усиливает неспецифический иммунитет и продукцию IgA.
• Образует полиамины (спермидин,спермин,   путресцин).
• Поддерживает нормальную перестальтику кишечника.
• Управляет весом.
• Улучшает статус питания, осушествляя:

— Синтез витаминов группы В

— Витамин К

— Всасывание минералов  — Са, Mg, Zn?

• Управляет настроением.
• Помогает нам жить дольше (предупреждает старение, поддерживает функцию мозга).
• Освобождает энергию в виде тепла для внутренних органов.
• Осуществляет метаболизм ксенобиотиков (лекарств, пестицидов, гербицидов и т.д).

Питательные вещества, синтезируемые нормальной микрофлорой кишечника

• Биотин.
• Кобаламин.
• Фолиевая кислота.
• Пантотеновая кислота.
• Пиридоксин.
• Рибофлавин.
• Витамин K.
• Уксусная кислота.
• Аминокислоты.

Микофлора и детоксикация  в ЖКТ

• Деметилирование метилртути.
• Распад N-нитрозаминов.
• Распад полициклических ароматических углеводородов (ПАУ).
• Распад афлатоксина В1.
• Гидролиз гуанидинянтарной кислоты.

Иммунологические эффекты нормальной микрофлоры ЖКТ

• Стимулирует активность иммунной системы.
• Увеличивает число иммунокомпетентных клеток.
• Увеличивает синтез  иммуноглобулинов.
• Увеличивает уровень  комлемента.
• Может стимулировать дисфункциональный  иммунный ответ.

Как нормальная флора кишечника защищает  ЖКТ от болезнетворных микроорганизмов

• Синтез жирных кислот с короткой цепью.
• Синтез антибиотиков.
• Конкуренция за питательные вещества.
• Индукция низкого окислительно-восстановительного потенциала.
• Деконъюгация желчных кислот.
• Блокада рецепторов адгезии (прилипания).
• Деградация бактериальных токсинов.

Потенциальные обратные эффекты нормальной микрофлоры кишечника

• Инактивирует трипсин, химотрипсин и кишечные дисахаридазы.
• Индуцирует  нарушение переваривания и всасывания.
• Производит аммиак.
• Потребляет витамин B12.
• Деконъюгирует желчные соли.
• Увеличивает энтерогепатическую рециркуляцию эстрогенов.
• Активирует проканцерогены.
• Стимулирует дисфункциональные  иммунные реакции.

Бактериальные ферменты, токсичные для человека

Ферменты	Субстраты	Эффект
B-глюкозидаза	Циказин,амигдалин	Рост опухолей
B-глюкуронидаза	Глюкуронида	Рециркуляция эстрогенов, метгемоглобин
Нитратредуктаза	Нитраты	Образование нитритов
Нитроредуктаза	Нитробензол	Индукция опухолей нитрозаминами
Уреаза	Мочевина	Токсичный аммиак
Деметилаза метилмеркурия	Метилмеркурий	Уменьшение нейротоксичности

Токсические метаболиты микрофлоры ЖКТ

• Аммиак при гидролизе мочевины.
• Амины при декарбоксилировании аминокислот.
• Фенолы от диетического триптофана.
• Вторичные желчные кислоты.
• Метаболиты эстрогены.
• Нитриты из нитратов.
• N-нитрозамины из нитратов/нитритов.

Аммиак

• Образуется уреазой из мочевины кишечника (Klebsiella, Proteus, Bacteroides, бифидобактерии).
• Угнетает окислительный метаболизм  в головном мозге.
• Уменьшается при  низком   белке в диете.
• Быстрый транзит  ингибирует всасывание.

Амины, продуцируемые флорой ЖКТ

Инактивируются печеночной МАО

• Тирамин.
• Октопамин.
• Гистамин.
• Кадаверин.
• Путресцин.
• Пиперидин.

Нирозамины

• Из нитратов / нитритов и вторичных аминов.
• Лецитин, холинди —>>метиламин.
• Лизин—— >>пиперидин.
• Аргинин——>> пирролидин.
• Вода, овощи, колбасные изделия, сыр могут содержать нитраты, абсорбируемые тощей  кишкой.
• Гипохлоргидрия усиливает их образование.

Метаболизм стероидов желчи

• Хенодезоксихолевая—>> литохолевая.
• Холевая кислота—->> дезоксихолевая (ДХК).

-ДХК в фекалиях  коррелирует со случаями рака.

-ДХК может —-à>         20-CH3-холантренновую.

• Деконъюгация желчных солей

Метаболизм эстрогенов и микрофлора  ЖКТ

• Конъюгация————->> экскреция желчью.
• Деконъюгация ———>> повышение  энтеро-печеночный рециркуляции Увеличение эстрогена крови и моче.
• Западная диета: более высокий уровень эстрогена в плазме, низкий уровень эстрогена в фекалиях.

Метаболизм триптофана флорой ЖКТ

• Триптофаназа————>>  индол, абсорбируется слизистой толстого кишечника, потенциальный карциноген.
• ДКТ флора——————>>хинальдиновая кислота,   8-OH хинальдиновая кислота, карциногенез мочевого пузыря.

Продукты ферментации углеводов в ЖКТ

• Короткоцепочечные ЖК.
• Пропанол.
• Ацетальдегид.
• Муравьная кислота.
• CO_2.
• Бутилен гликоль.

Эффект короткоцепочечных жирных кислот

• Бутират: антинеопластический, уменьшает рост раковых клеток у человека.
• Пропионат: подавляет глюконеогенез.
• Ацетат: стимулирует поглощение соли и воды.
• Все: антибактериальное, противогрибковое действие.
• Снижение рН.
• Снижение ДХК и   NH4.
• Стимулируют рост клеток слизистой оболочки кишечника.

Факторы, влияющие на микрофлору кишечника

• Секреция ЖКТ: тип, объем, содержание.
• Ферменты, клетки, слизь, pH, редокс потенциал.
• Диета.
• Волокна, жиры, белки, углеводы.
• Подвижность и время транспортировки.
• Иммунитет хозяина.
• Эмоциональный стресс.

Влияние пищи на  флору кишечника

• Высокие жиры: бактероиды поднимаются вверх, лактобациллы и энтерококки вниз
• Вегетарианская: анаэробы
• Целлюлоза: снижение  дрожжей, стафилококков, протея и клостридии; снижение общего количества бактерий и уровня бактериальных ферментов.
• Галактоманнаны (гуаровая смола и камедь рожкового дерева), карбоксиметилцеллюлоза: увеличение бактериальной биомассы и уровней ферментов
• Отруби пшеницы: уменьшают токсичность метилртути путем увеличения деметилирования флорой ЖКТ.
• D-глюкаровая кислота ингибирует B-глюкуронидазу; cодержится в крестоцветных, цитрусовых, вишневых и  в моче человека.
• Диеты с низким содержанием волокон увеличивают бактериальную транслокацию (перемещение в тонкий кишечник)
• Пектины с высоким содержанием метоксидов: увеличивают активность нитроредуктазы; могут увеличить B-глюкуронидазу.

Высокобелковая диета

Потребление высокобелковой диеты может увеличить образование потенциально вредных бактериальных метаболитов. Было подсчитано, что у отдельных лиц,     диета, содержащая ~ 100 г белка / день)   может не переваиваться  в тонком кишечнике и достичь толстой кишки.  Эти белки   дополняют  белки хозяина (панкреатические и кишечные ферменты, муцины, гликопротеины и слущенные эпителиальные клетки). Непереваренный белок ферментируется микрофлорой толстого кишечника, конечными продуктами которого являются короткоцепочечные жирные кислоты, жирные кислоты с разветвленной цепью (например, изовалерат, изобутират и 2-метилбутират) и потенциально вредные метаболиты — аммиак, амины, фенолы, сульфиды и индолы.

Итак,

• Диеты с высоким содержанием мяса индуцируют ферменты, которые могут способствовать канцерогенезу, образованию индола и аммиака.
• Высоко растворимые волокна и сложные углеводы повышают ферментацию. Нерастворимые волокна снижает концентрацию канцерогенных ферментов.
• Фитохимические соединения могут ингибировать ферменты бактерий.

Нормальные защитные механизмы

• Желудочный сок.
• Подвижность кишечника.
• Мигрирующий моторный комплекс.
• Интактный илеоцекальный клапан.
• Секреция кишечного иммуноглобулина А (IgA).
• Бактериостатические свойства поджелудочной железы и выделения желчных путей.

Нарушение в том или ином звене защиты микрофлоры кишечника  проявляется как дисбактериоз.