МИКРОБНАЯ ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА Господа, за микробами последнее слово! Л. Пастер Меня посетили благородные дамы, которым очень хотелось посмотреть на маленьких змеек в капле уксуса. Однако некоторым из них эти змейки показались настолько отталкивающими, что они поклялись никогда больше не брать уксуса в рот. Но что бы сказали эти дамы, узнав, что в налете только одного их зуба таких существ больше, чем людей в целом королевстве? А. ван Левенгук
Организм человека – естественный резервуар и источник пропитания для 1, 5 -3 кг бактерий: - количество микробных клеток в 10 раз превышает количество собственных клеток тела человека; - количество микробных генов в 150 раз превышает геном человека Сложное и динамическое сообщество микроорганизмов, обитающих в организме человека, их генетических элементов (геномов), и экологических взаимодействий – микробиом человека
Желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) – заселенный биотоп организма человека наиболее густо - охарактеризовано более 1000 видов микроорганизмов, относящихся к 30 классам (~30 % от общего количества); - преимущественно бактерии, в незначительном количестве археи, эукариоты (дрожжи, грибы, простейшие) и вирусы; - 7 преобладающих типов бактерий: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Cyanobacteria, Fusobacteria, Proteobacteria, Verrucomicrobia; - ~95 % кишечной микробиоты – анаэробы; - микроорганизмы колонизируют ЖКТ ~70 % обитает в толстом кишечнике неравномерно,
Количественный и качественный состав микробных сообществ варьирует на протяжении ЖКТ и зависит от: - локальных условий организма-хозяина (кислотность, присутствие желчных кислот, пищеварительных ферментов, наличие муцина, моторика кишечника, иммунная система); - состояния организма-хозяина (диета, антибиотикотерапия, санитарные условия) ; - микробного профиля окружающей среды; - свойств микроорганизма (адгезивность, метаболическая активность, колонизационный потенциал, конкурентоспособность)
КАЧЕСТВЕННЫЙ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ МИКРОБИОТЫ ЖКТ (выявляемый методами бактериологии) Группа микроорганизмов Облигатная микробиота Представители микробиоценоза Бактероиды Бифидобактерии Лактобактерии Кишечная палочка Энтерококки (фекальные стрептококки) Процентное содержание >90% от общего количества микроорганизмов, доступного для культивирования Факультативная Пептострептококки микробиота Клостридии Вейлонеллы Стафилококки Протеи Камплилобактеры Дрожжеподобные грибы <10%от общего количества микроорганизмов, доступного для культивирования Транзиторная микробиота Не должно быть Синегнойная палочка Грибы рода Candida Энтеробактерии
КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ МИКРООРГАНИЗМОВ В КАЛЕ (ОСТ 91500. 11. 0004 -2003) Группы микроорганизмов До 1 года 1 -60 лет Старше 60 лет 1010 -1011 109 -1010 108 -109 Лактобактерии* 106 -107 107 -108 106 -107 Бактериоды 107 -108 109 -1010 -1011 Энтерококки 105 -107 105 -108 106 -107 <106 108 -109 106 -107 109 -1010 Пептострептококки <105 109 -1010 Клостридии ≤ 103 ≤ 105 ≤ 106 107 -108 <105 - - - Другие условно патогенные энтеробактерии <104 Стафилококки (сапрофитный, эпидермальный) ≤ 104 - - - Грибы рода Candida ≤ 103 ≤ 104 Неферментирующие бактерии ≤ 103 ≤ 104 Бифидобактерии Фузобактерии Эубактерии E. coli типичные E. coli лактозонегативные E. coli гемолитические Стафилококк (золотистый)
МИКРОБНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА (молекулярно-генетические исследования)
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ БАКТЕРИЙ И АРХЕЙ, ОБНАРУЖЕННЫЕ В КИШЕЧНИКЕ ЧЕЛОВЕКА Бактерии Firmicutes Peptostreptococcus Ruminococcus Clostridium Enterococcus Lactobacillus Eubacterium Veilonella Bacteroidetes Bacteroides Flavobacteria Sphingobacteria Actinobacteria Bifidobacterium Proteobacteria Desulfovibrio Helicobacter Escherichia Cyanobacteria Fusobacteria Verrucomicrobia Археи Euryarcheota Methanobrevibacter
МИКРОБНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ РАЗНЫХ ОТДЕЛОВ ЖКТ аэробы 1: 100 анаэробы Ротовая полость: >500 видов 16 родов (Streptococcus, Actinomyces, Veillonella, Fusobacterium, Porphyromonas, Prevotella, Treponema, Neisseria, Haemophilus, Eubacterium, Lactobacillus, Capnocytophaga, Eikenella, Leptotrichia, Peptostreptococcus, Staphylococcus ) Желудок: 6 родов (Helicobacter, Prevotella, Lactobacillus, Veillonella, Staphylococcus, Clostridium) р. Н 1 -2, пепсин, перистальтика Тонкий кишечник: 7 родов (Lactobacillus, Streptococcus, Veillonella, Bacteroides, Clostridium, сем. Enterobacteriaceae) р. Н 6 -7, желчь, ферменты Толстый кишечник: более 1000 видов 18 родов (Bacteroides, Eubacterium, Bifidobacterium, Fusobacterium, Clostridium, Peptococcus, Peptostreptococcus, Ruminococcus, Actinomyces, Lactobacillus, др. ) p. Н 5 -7
МИКРОБНОЕ РАЗНООБРАЗИЕ РАЗНЫХ ОТДЕЛОВ ЖКТ Видовой состав микробных сообществ варьирует на протяжении ЖКТ даже в пределах одного рода Доминирующие виды лактобацилл в различных отделах ЖКТ человека Ротовая полость Желудок Тонкий кишечник Толстый кишечник Фекалии L. paracasei L. gasseri L. plantarum L. rhamnosus L. reuteri L. rhamnosus L. fermentum L. ruminis L. rhamnosus L. plantarum L. sakei L. gasseri L. ruminis L. salivarius L. plantarum L. rhamnosus L. reuteri L. salivarius L. paracasei
ДИСБАКТЕРИОЗ (ДИСБИОЗ) КИШЕЧНИКА – нарушение качественного и количественного состава кишечного микробиоценоза, приводящее к негативным последствиям для здоровья ДИАГНОСТИКА ДИСБАКТЕРИОЗА Россия, Беларусь: – по результатам бактериологического посева (Методические рекомендации Министерства здравоохранения СССР от 14. 04. 1986 10 -11/31) недостатки метода: не отражает реального состояния и таксономического разнообразия кишечной микробиоты
Классификация дисбактериоза кишечника (по Куваевой и Ладодо, 1991) Незначительные изменения в аэробной части микробиоценоза (снижение содержания кишечной палочки – до 80% от общего количества). Остальные показатели соответствуют физиологической норме (эубиозу). Кишечные дисфункции не регистрируются, клинических проявлений дисбактериоза нет Выраженный дефицит бифидобактерий на фоне нормального Bторaя или сниженного количества лактобацилл, изменение степень (субкомпен- качественного и количественного состава кишечных палочек, сированная среди которых повышается доля лактозонегативных или цитратформа) ассимилирующих вариантов. На этом фоне происходит размножение либо плазмокоагулирующих стафилококков, либо протеев, либо грибов рода Candida. Функциональные расстройства пищеварения выражены неотчетливо Значительное снижение количества бифидобактерий и Третья лактобацилл при высоком содержании золотистых степень стафилококков, протеев, гемолитических энтерококков, замещение кишечной палочки бактериями родов Klebsiella, Enterobacter, др. Клинически – дисфункции кишечника с расстройствами моторики, секреции ферментов и всасывания Четвертая Отсутствие бифидобактерий, значительное снижение количества степень лактобацилл, изменение качественного и количественного содержания кишечной палочки, возрастание облигатных и факультативных патогенных бактерий, не характерных для кишечника здорового человека. Первая степень (латентная форма)
ФУНКЦИИ МИКРОБИОТЫ ЖКТ v Морфокинетическое действие - формирование микро- и макроскопической структуры внутренних органов v Участие в водно-солевом обмене v Участие в метаболизме жиров, белков и углеводов v Участие в рециркуляции желчных кислот, стероидов и других макромолекул v Продукция биологически активных соединений - витамины, гормоны, летучие жирные кислоты; антибиотики, токсины, др. v Обеспечение колонизационной резистентности кишечника и предотвращение транслокации - защита от патогенных микроорганизмов v Иммуногенная роль v Детоксикация экзогенных и эндогенных субстратов и метаболитов v Антимутагенное действие v Регуляция газового состава полостей v Хранилище микробных хромосомных и плазмидных генов - поддержание стабильных микробных сообществ в различных человеческих популяциях
ВЛИЯНИЕ МИКРОБИОТЫ НА МАКРООРГАНИЗМ Вредные эффекты Диарея Запоры Инфекции Продукция потенциальных канцерогенов Продукция H 2 S Гнилостные процессы 102 Pseudomonas aeruginosa, сем. Vibrionaceae, рр. Staphylococcus, Clostridium, Veillonella Полезные эффекты Подавление роста экзогенных бактерий 106 Сем. Enterobacteriaceae Escherichia coli 108 Сульфатредукторы Стимуляция иммунной системы Антиканцерогенное действие Снижение уровня холестерина в крови Род Lactobacillus Род Methanogenium Род Eubacterium Снижение продукции газа Участие в процессах пищеварения Участие в метаболизме Синтез витаминов Род Bifidobacterium Род Bacteroides 1011 КОЕ/г Двойственность кишечной микробиоты: представители разных видов могут оказывать как положительное, так и отрицательное действие на организм человека
ЭФФЕКТЫ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕТАБОЛИТОВ, СИНТЕЗИРУЕМЫХ КИШЕЧНОЙ МИКРОБИОТОЙ Метаболит Действие Масляная кислота Обеспечение эпителия энергией; поддержание ионного обмена; влияние на пролиферацию и дифференцировку эпителия Пропионовая кислота Антибактериальное действие; блокирование адгезии патогенов к эпителию; субстрат глюконеогенеза Уксусная кислота Усиление местного иммунитета; субстрат липогенеза Изовалериановая, изокапроновая кислоты Индукция секреции инсулина Бутират Обеспечение эпителия энергией; регуляция пролиферации и дифференцировки эпителия; поддержание ионного обмена Формиат Активация фагоцитоза Лактат Обеспечение эпителия энергией; антибактериальное действие
ЭФФЕКТЫ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕТАБОЛИТОВ, СИНТЕЗИРУЕМЫХ КИШЕЧНОЙ МИКРОБИОТОЙ Метаболит Действие -Аминомасляная Регуляция моторной активности кишечника; нейрорегуляция кислота Оксид азота (NO) Регуляция моторной активности кишечника; антиапоптотический эффект; регуляция тонуса сосудов; антиоксидантное действие Β-Аланин Субстрат для синтеза пантотеновой кислоты Глутамат Нейрорегуляция Гистамин, серотонин Регуляция секреторной и моторной активности ЖКТ; медиатор воспалительных реакций; влияние на вазомоторные реакции, микроциркуляцию Эстрогенподобные субстанции Влияние на процессы дифференцировки и пролиферации эпителия Мурамил дипептид Неспецифическая иммуностимуляция
Скачать презентацию МИКРОБНАЯ ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА Господа за микробами последнее слово
Lecture 2 Сидоренко.pptx