Кишечная микрофлора и значение пребиотиков для ее функционирования

Микрофлора кишечника человека является со­ставляющей человеческого организма и вы­пол­няет многочисленные жизненно важные функции, которые реализуются как локально, так и на сис­тем­ном уровне, при этом различные виды бактерий вносят свой вклад в это влияние. Вся совокупность микроорганизмов и макроорганизм составляют своеобразный симбиоз, где каждый извлекает выгоды для своего существования и оказывает влияние на партнера.

Общая численность микроорганизмов, обитающих в различных частях макроорганизма, приблизительно на два порядка превышает численность его собственных клеток и составляет около 1014-15. Наибольшее число микроорганизмов приходится на желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), включая ротоглотку – 75-78%, остальные заселяют мочеполовые пути (до 2-3% у мужчин и до 9-12% у женщин) и кожные покровы.

У здоровых лиц в кишечнике насчитывается более 500 видов микроорганизмов. Общая масса микрофлоры кишечника составляет от 1 до 3 кг. В разных отделах желудочно-кишечного тракта количество бактерий различно, большинство микроорганизмов локализовано в толстой кишке (около 1010-12 КОЕ/мл), что составляет 35-50% ее содержимого. Состав кишечной микрофлоры индивидуален и формируется с первых дней жизни ребенка, приближаясь к показателям взрослого к концу 1-2-го года жизни и претерпевая некоторые изменения в пожилом возрасте. Уникальность микрофлоры каждого человека позволяет рассматривать ее как своеобразные «отпечатки пальцев». При этом микрофлора здорового человека идеально адаптирована к потребностям именно его организма, и поэтому ее состав достаточно стабилен на протяжении всей жизни. Это предопределяет необходимость поддержания «своей» микробиоты, так как полноценное ее моделирование «извне» невозможно.

Взаимоотношение микро- и макроорганизма носят сложный характер, реализующийся на метаболическом, регуляторном, внутриклеточном и генетическом уровне. Однако нормальное функционирование микрофлоры возможно только при хорошем физиологическом со­стоя­нии организма, и в первую очередь – нормальном питании.

Питание микроорганизмов, населяющих кишечник, обеспечивается за счет нутриентов, поступающих из вышележащих отделов ЖКТ, которые не перевариваются собственными ферментативными системами и не всасываются в тонкой кишке. Эти вещества необходимы для обеспечения энергетических и пластических потребностей микроорганизмов. Способность исполь­зовать ну­триенты для своей жизнедеятельности зависит от ферментативных систем различных бактерий. В зависимости от этого условно выделяют бактерии с преимущественно сахаролитической активностью, ос­новным энергетическим субстратом которых яв­ля­ются углеводы (характерно в основном для сапрофитной флоры), с преимущественной протеолитической активностью, использующей белки для энергетических целей (характерно для большинства представителей патогенной и условно-патогенной флоры), и смешанной активностью. Соответственно, преобладание в пище тех или иных нутриентов, нарушение их переваривания будет стимулировать рост различных микроорганизмов.

Углеводные нутриенты особо необходимы для жизнедеятельности нормальной кишечной микрофлоры. Ранее эти компоненты пищи называли «балластными», предполагая, что они не имеют какого-либо существенного значения для макроорганизма, однако по мере изучения микробного метаболизма стало очевидным их значение не только для роста кишечной микрофлоры, но для здоровья человека в целом. Со­глас­но современному определению пребиотиками называют частично или полностью неперевариваемые компоненты пищи, которые избирательно стимулируют рост и/или метаболизм одной или нескольких групп микроорганизмов, обитающих в толстой кишке, обеспечивая нормальный состав кишечного микробиоценоза.

Различные представители сапрофитной флоры имеют свои потребности в определенных нутриентах, объясняющиеся особенностями их метаболизма. Так, бифидобактерии расщепляют моно-, ди-, олиго- и полисахариды, используя их как энергетический и пластический субстрат. При этом они могут ферментировать белки, в том числе и для энергетических целей. Нетребовательны к поступлению с пищей большинства витаминов, но нуждаются в пантотенатах.

Лактобактерии также используют различные углеводы для энергетических и пластических целей. Однако плохо расщепляют белки и жиры, а потому нуждаются в поступлении извне аминокислот, жирных кислот, а также витаминов.

Энтеробактерии расщепляют углеводы с образованием углекислого газа, водорода и органических кислот. При этом существуют лактозонегативные и лактозопозитивные штаммы. Также они могут утилизировать белки и жиры, поэтому мало нуждаются во внешнем поступлении амино-, жирных кислот и большинства витаминов.

Таким образом, питание сапрофитной микрофлоры и ее нормальное функционирование принципиально зависит от поступления к ней непереваренных углеводов (ди-, олиго- и полисахаридов) для энергетических целей, а также белков, аминокислот, пуринов и пиримидинов, жиров,углеводов, витаминов и минералов – для пластического обмена. Залогом поступления к бактериям необходимых нутриентов является рациональное питание макроорганизма и нормальное течение пищеварительных процессов.

Хотя моносахариды могут легко утилизироваться микроорганизмами толстой кишки, к пребиотикам их не относят. В нормальных условиях кишечная микрофлора не потребляет моносахариды, которые должны полностью всасываться в тонкой кишке. К пребиотикам относят некоторые дисахариды, олигосахариды, полисахариды и достаточно гетерогенную группу соединений, где присутствуют и поли-, и олигосахариды и которую обозначили, как пищевые волокна. Из пребиотиков в женском молоке присутствует лактоза и олигосахариды.

Лактоза (молочный сахар) представляет собой дисахарид, состоящий из галактозы и глюкозы. В норме лактоза расщепляется лактазой тонкой кишки до мономеров, которые практически полностью всасываются в тонкой кишке. Лишь незначительное количество нерасщепленной лактозы у детей первых месяцев жизни попадает в толстую кишку, где утилизируется микрофлорой, обеспечивая ее становление. В то же время дефицит лактазы приводит к избытку лактозы в толстой кишке, значительному нарушению составу кишечной микрофлоры и осмотической диарее.

Лактулоза – дисахарид, состоящий из галактозы и фруктозы, в молоке (женском или коровьем) отсутствует, однако в небольших количествах может образовываться при нагревании молока до температуры кипения. Лактулоза не переваривается ферментами желудочно-кишечного тракта, ферментируется лак­то- и бифидобактериями и служит им субстратом для энергетического и пластического обмена, за счет чего способствует их росту и нормализации состава микрофлоры, увеличению объема биомассы и каловых масс, что определяет ее слабительный эффект. Помимо этого, показана антикандидозная активность лактулозы и ее угнетающий эффект на сальмонелл. Получе­нная синтетическим путем лактулоза (Дюфалак) широко используется как эффективное слабительное средство, обладающее пребиотическими свойствами. С пребиотической целью детям Дюфалак назначается в низких дозах, не оказывающих слабительного эффекта (по 1,5-2,5 мл 2 раза в сутки в течение 3-6 недель). Эффективность коррекции нарушений микробиоценоза кишечника низкими дозами Дюфалака доказана в отечественных и зарубежных исследованиях.

Олигосахариды представляют собой линейные по­лимеры глюкозы и других моносахаров с общей длиной цепи не более 10. По химической структуре выделяют галакто-, фрукто-, фукозилолигосахариды и др. В женском молоке галактоолигосахариды являются самой большой фракцией углеводов после лактозы, их концентрация составляет около 12-14 г/л. Именно галакто­олигосахариды сегодня рассматриваются в качестве основных пребиотиков женского молока, обеспечивающих как становление нормальной микрофлоры кишечника ребенка, так и ее поддержание в дальнейшем. Важ­ным является то обстоятельство, что олигосахариды присутствуют в значимых концентрациях только в женском молоке и отсутствуют, в частности, в коровьем. Следовательно, в состав адаптированных молочных смесей для искусственного вскармливания здоровых детей должны добавляться пребиотики. Этим требованиям полностью соответствуют смеси Нутрилон (-1, -2, -3, Комфорт), в составе которых запатентованная смесь галакто- и фруктоолигосахаридов («Иммунофортис») с доказанной пребиотической и иммуномодулирующей активностью. Ис­поль­зование этих смесей при невозможности естественного вскармливания способствует не только становлению микрофлоры новорожденного ре­бенка, максимально приближенной к таковой при ес­те­ственном вскармливании, но и формированию им­мун­ной системы, снижая риск респираторных кишечных инфекций.

Полисахариды представляют собой длинноцепочечные углеводы, в основном растительного происхождения.

Инулин, содержащий фруктозу, в больших количествах, присутствует в артишоках, клубнях и корнях георгинов и одуванчиков. Утилизируется бифидо- и лактобактериями, способствует их росту. Помимо этого, инулин повышает всасывание кальция и влияет на метаболизм липидов, снижая риск развития атеросклероза.

Благодаря своему строению инулин является одним из наиболее эффективных пребиотиков для детей старше года и взрослых. В его состав входит до 50-60 мономеров, что позволяет обеспечить потребности микрофлоры на всем протяжении желудочно-кишечного трак­та. Ди- и олигосахариды имеют более простое строе­ние, легко и быстро расщепляются бактериями, по­этому часто «не доходят» до дистальных отделов толстой кишки. С другой стороны, пищевые волокна, имеющие сложную и разветвленную структуру, расщепляются с меньшей эффективностью. Инулин может вводиться в молочные продукты, в том числе кисломолочные, что способствует усилению их эффекта на кишечную микрофлору (как, например, в составе йогурта «Эрми­гут-Пре­био­тик»).

Пищевые волокна – большая гетерогенная группа полисахаридов, наиболее известными из которых яв­ля­ются целлюлоза и гемицеллюлоза. Целлюлоза – неразветвленный полимер глюкозы, а гемицеллюлоза – полимер глюкозы, арабинозы, глюкуроновой кис­ло­ты и ее ме­тилового эфира. Помимо функции субстрата для питания лакто- и бифидофлоры, пищевые волокна оказывают и другие важные эффекты. Они обладают высокой адсорбционной способностью и удерживают воду, что приводит к повышению осмотического давления в полости кишки, увеличению объема фекалий, ускорение пассажа по кишечнику, что обусловливает слабительный эффект.

В средних количествах (1-1,9 г/100 г продукта) пи­ще­вые волокна содержатся в моркови, сладком перце, петрушке (в корне и зелени), редьке, репе, тыкве, дыне, черносливе, цитрусовых, бруснике, фасоли, гречневой, перловой крупе, крупе «Геркулесе», ржаном хлебе.

Высокое содержание (2-3 г/100 г продукта) пищевых волокон характерно для чеснока, клюквы, красной и черной смородины, черноплодной рябины, ежевики, овсяной крупы, хлебе из белково-отрубной муки.

Наибольшее же их количество (более 3 г/100 г) содержится в укропе, кураеа, клубнике, малине, чае (4,5 г/100 г), овсяной муке (7,7 г/100 г), пшеничных отрубях (8,2 г/100 г), сушеном шиповнике (10г/100 г), жареном кофе в зернах (12,8 г/100 г), овсяных отрубях (14 г/100 г). Пищевые волокна не содержатся в рафинированных продуктах!

Несмотря на очевидную значимость пребиотиков для питания микрофлоры, благополучия желудочно-кишечного тракта и всего организма в целом, в современных условиях отмечается дефицит пребиотиков в питании всех возрастных групп. В частности, взрослый человек должен съедать в сутки примерно 20-35 г пищевых волокон, тогда как в реальных условиях европейский житель потребляет не более 13 г в сутки. Умень­ше­ние доли естественного вскармливания у детей первого года жизни приводит к недостатку пребиотиков, содержащихся в женском молоке.

Растущая урбанизация и изменение характера пи­та­ния горожан (повышение доли белков, крахмалов, жи­ров, рафинированные продукты, снижение доли растительной, особенно грубоволокнистой, пищи) яв­ляются одной из основных причин дефицита пребиотиков в современном мире. Помимо этого, серьезный вклад в проблему вносит интенсификация аграрного производства и истощение почвенных запасов, преобладание генетически модифицированных культур, в ко­торых снижена доля «баластных» веществ. Все это при­вело к значительному уменьшению количества ви­та­минов, минералов и пребиотиков-уг­ле­водов в сельскохозяйственной продукции за последние 100 лет.

Таким образом, пребиотики обеспечивают благополучие микрофлоры кишечника и его нормальное функ­ционирование, являются необходимым фактором здоровья. Преодоление дефицита пребиотиков в современных условиях связано с обеспечением рационального питания человека в любом возрасте – от новорожденного до преклонного, а также с употреблением продуктов, обогащенных пребиотиками.

Литература

1. Ардатская М.Д., Минушкин О.Н., Иконников Н.С. «Дисбак­те­ри­оз» кишечника: понятие, диагностические подходы и пути коррекции. Возможности и преимущества бихимического исследования кала. Пособие для врачей. – М., 2004. – 57 с.

2. Бельмер С.В., Гасилина Т.В. Рациональное питание и состав кишечной микрофлоры. //Вопросы детской диетологии. – 2003. – Т. 1. – № 5. – С. 17-20.

3. Доронин А.Ф., Шендеров Б.А. Функциональное питание. – М.: ГРАНТЪ, 2002. – 296 с.

4. Конь И.Я. Углеводы: новые взгляды на их физиологические функции и роль в питании. // Вопросы детской диетологии. – 2005. – Т. 3. – № 1. – С. 18-25.

5. Boehm G., Fanaro S., Jelinek J., Stahl B., Marini A. Prebiotic concept for infant nutrition. // Acta Paediatr Suppl. – 2003. – Vol. 91. – № 441. – P. 64-67.

6. Choi S.W., Friso S, Ghandour H, Bagley PJ, Selhub J, Mason JB. Vitamin B12 deficiency induces anomalies of base substitution and methylation in the DNA of rat colonic epithelium. // J Nutr. – 2004. – Vol. 134 (4). – P. 750-755.

7. Edwards C.A., Parrett AM. Intestinal flora during the first months of life: new perspectives. // Br J Nutr. – 2002. – Suppl 1. – S. 11-18.

8. Fanaro S., Chierici R., Guerrini P., Vigi V. Intestinal microflora in early infancy: composition and development. // Acta Paediatr. – 2003. – Vol. 91. Suppl. – P.48-55.

9. Hill M.J. Intestinal flora and endogenous vitamin synthesis. // Eur J Cancer Prev. – 1997. – Suppl 1. – P. S43-45.

10. Midtvedt A.C., Midtvedt T. Production of short chain fatty acids by the intestinal microflora during the first 2 years of human life. // J Pediatr Gastroenterol Nutr. – 1992. – Vol. 15. – № 4. – P. 395-403.

Источник