Жвачные животные и кишечные бактерии взаимоотношения

Характер взаимоотношений симбиотических микроорганизмов с хозяином может быть различным и в первую очередь зависит от особенностей его рациона.

В кишечном тракте хищных или насекомоядных животных находится корм, являющийся прекрасным субстратом для развития микроорганизмов. Поэтому здесь складываются конкурентные взаимоотношения микроорганизмов с хозяином. Последний не может полностью исключить возможность их развития, но ограничивает его благодаря секреции кислоты и быстрому пищеварению, в результате чего почти все продукты деятельности пищеварительных ферментов потребляются животным. В кишечник травоядных попадает большое количество клетчатки. В большинстве случаев переваривание клетчатки происходит за счет разрушения ее бактериями, а животное потребляет в качестве пищи продукты ее деградации и сами клетки микроорганизмов. Таким образом, здесь наблюдается кооперация. Наибольшего совершенства этот тип взаимодействий достиг у жвачных животных.

Однако у многих животных взаимодействие с кишечной микрофлорой носит промежуточный характер. Например, у лошадей, кроликов, мышей в кишечнике корм в значительной степени используется до того, как начнется бурное развитие бактерий. Однако в отличие от хищников, у таких животных корм дольше задерживается в кишечнике, что способствует ее сбраживанию бактериями. Наиболее активная жизнедеятельность микроорганизмов всегда происходит в толстом кишечнике. Основные обитатели его – энтеробактерии, энтерококки, термофилы, ацидофилы, споровые бактерии, актиномицеты, дрожжи, плесени, большое количество гнилостных и некоторых патогенных анаэробов.

В 1 г экскрементов травоядных может содержаться до 3,5 млрд. различных микроорганизмов. Микробная масса составляет около 40% сухого вещества испражнений.

В состав кишечной микрофлоры различных животных входит ряд видов бактерий, способных разрушать целлюлозу, гемицеллюлозы, пектины. У многих млекопитающих в кишечнике обитают представители родов Bacteroides и Ruminococcus. B.succinogenes был обнаружен в кишечнике лошадей, коров, баранов, антилоп, крыс, обезьян. R.albus и R. flavefaciens, активно разрушающие клетчатку, обитают в кишечнике лошадей, коров, кроликов. Роды Bacteroides и Eubacterium представлены в кишечнике млекопитающих рядом видов, некоторые из которых разрушают также белковые субстраты.

Рубец жвачных обильно заселен большим числом видов бактерий и простейших.

В среднем количество бактерий составляет 109-1010 клеток в 1 г рубцового содержимого.

Помимо бактерий, в рубце осуществляют расщепление кормов и синтез важных органических соединений для животного организма также различные виды дрожжей, актиномицетов и простейших. Инфузорий в 1 мл может быть несколько (3-4) миллионов. Видовой состав рубцовых микроорганизмов со временем претерпевает изменения.

Микрофлора кожи

Микроорганизмы заселяют главным образом участки кожи, покрытые волосами и увлажненные потом. Некоторые виды приурочены к строго определенным участкам. Обычно на коже преобладают грамположительные бактерии. Типичными обитателями кожи являются различные виды Staphylococcus, Micrococcus, Propionibacterium, Corynebacierium, Brevibacicrium, Acinetobacter.

Для нормальной микрофлоры кожи характерны такие виды Staphylococcus, как S. epidermidis, нo не упомянутый S. aureus, развитие которого здесь свидетельствует о неблагоприятных изменениях микрофлоры организма. Представители рода Corynebacterium иногда составляют до 70% всей кожной микрофлоры. Некоторые виды образуют липазы, разрушающие выделения жировых желез.Большинство микроорганизмов, населяющих кожу, не представляют какой-либо опасности для хозяина, но некоторые, и прежде всего S. aureus условно патогенны. Основные зоны колонизации – эпидермис (особенно роговой слой), кожные железы (сальные и потовые) и верхние отделы волосяных фолликулов. Микрофлора волосяного покрова идентична микрофлоре кожи.

Микрофлора органов дыхания

Верхние отделы дыхательных путей несут высокую микробную нагрузку – они анатомически приспособлены для осаждения бактерий из выдыхаемого воздуха. Помимо обычных негемолитических и зеленящих стрептококков, непатогенных нейссерий, стафилококков и энтеробактерий, в носоглотке можно обнаружить менингококки, патогенные стрептококки и пневмококки. Верхние отделы дыхательных путей у новорожденных обычно стерильны и колонизируются в течении 2-3 суток. Исследования последних лет показали, что наиболее часто из дыхательных путей клинически здоровых животных выделяется сапрофитная микрофлора: S. saprophiticus, бактерии родов Micrococcus, Bacillus, коринеформные бактерии,негемолитические стрептококки,грамотрицательные кокки.

Кроме того, выделены патогенные и условно-патогенные микроорганизмы: альфа- и бета–гемолитические стрептококки, стафилококки (S. aureus, S. hycus), энтеробактерии (эшерихии, сальмонеллы, протей и др.), пастереллы, Ps. aeruginosa, грибы рода Candida.

В носовой полости обнаруживается наибольшее число сапрофитов и условно-патогенных микроорганизмов. Они представлены стрептококками, стафилококками, сарцинами, пастереллами, энтеробактериями, коринеформеными бактериями, грибами рода Candida, Ps. aeruginosa и бациллами. Трахея и бронхи заселены аналогичными группами микроорганизмов. В легких обнаружены отдельные группы кокков (бета- гемолитическими, S. aureus), микрококки, пастереллы, E. coli. При снижении иммунитета у животных микрофлора органов дыхания проявляет бактеритворные свойства.

Микрофлора мочеполовой системы

Микробный биоценоз органов мочеполовой системы более скудный. Верхние отделы мочевыводящих путей обычно стерильны; в нижних отделах доминируют Staphylococcus epidermidis, негемолитические стрептококки, дифтероиды; часто выделяют грибы родов Candida, Toluropsis и Geotrichum. В наружных отделах доминирует Mycobacterium smegmatis. Основной обитатель влагалища – B.vaginale vulgare, обладающая выраженным антогонизмом к другим микробам. При физиологическом состоянии мочеполовых путей микрофлора обнаруживается только в их наружных отделах (стрептококки, молочнокислые бактерии). Матка, яичники, семенники, мочевой пузырь в норме стерильны. При гинекологических заболеваниях нормальная микрофлора изменяется.

Вышеприведенные облигатные представители микрофлоры свойственны большинству домашних, сельскохозяйственных млекопитающих животных и организму человека. В зависимости от вида животного скорее может меняться количество микробных групп, но не видовой их состав.

Роль нормальной микрофлоры в жизни животных, как показано выше, так велика, что возникает вопрос: возможно ли сохранение физиологического состояния животного без микробов?

В настоящее время не только получены безмикробные животные (мыши, крысы, морские свинки, цыплята, поросята и другие виды), но и успешно развивается новая отрасль биологии – гнотобиология ( греч. gnotos – познание, bios – жизнь). У гнотобиотов ввиду отсутствия антигенного «раздражения» иммунной системы возникает недоразвитие иммунокомпетентных органов (тимуса, лимфоидной ткани кишечника), дефицит IgA, ряда витаминов. Как следствие у гнобиотов нарушаются физиологические функции: уменьшается масса внутренних органов, объем крови, понижено содержание воды в тканях.

Исследования с использованием гнотобиотов позволяют изучать роль нормальной микрофлоры в механизмах инфекционной патологии и иммунитета, в процессе синтеза витаминов, аминокислот.

Симбиотические взаимоотношения между организмом хозяина и его микрофлорой, эволюционно сформировавшиеся в результате длительной адаптации, предполагают наличие сложного и многогранного механизма, реализуемого на метаболическом, регуляторном, внутриклеточном и молекулярно-генетическом уровнях. Эти отношения являются жизненно важными как для человека или животного, так и для заселяющих его организм микробных популяций. Все локальные микроэкосистемы тесно взаимодействуют между собой и с организмом хозяина, образуя единую симбиотическую систему, стабильно существующую за счет наличия сложных и разнообразных механизмов регуляции

Список литературы

Пономарева, О.А., Симонова, Е.В. Роль нормальной микрофлоры в поддержании здоровья человека / О.А. Пономарева, Е.В. Симонова. – Сибирский медицинский журнал, 2008, № 8. – С 20-24.
Шендеров, Б.А. Нормальная микрофлора и ее роль в поддержании здоровья человека / Б.А. Шендеров. – Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии, 1998. – №1. – С 61-66.
Петровская, В.Г., Марко, О.П. Микрофлора человека в норме и патологии / В.Г. Петровская, О.П. Марко. – М.: Медицина, 1976.
Чахава, О.В. Микробиологические и иммунологические основы гнотобиологии / О.В. Чахава. – М.: Медицина, 1982.

Танкевич Елена Александровна

e-mail: elena.karpova1991@mail.ru

Источник

Общий вес бактерий в организме человека достигает 3–4 кг, из них на желудочно-кишечный тракт приходится 75-78% (чуть больше двух кг). Наука утверждает, что количество бактерий в кишечнике в 10 раз больше, чем число всех клеток организма, и составляет примерно 100 триллионов единиц. Большинство обитателей прямой кишки – микроорганизмы. Всего в кишечнике различают порядка 300–1000 различных видов бактерий, но существует вероятность, что подавляющее большинство (99%) из них относятся к 30–40 видам.

Принцип «ты – мне, я – тебе»

Отношения между кишечной флорой и организмом человека или животного взаимовыгодны. Организм обеспечивает «родные» полезные бактерии крышей над головой и питанием, в ответ микроорганизмы заботятся о пищеварении, иммунитете, снижают возможности роста «вредных» микробов, отбирая у них еду и место для проживания.

Количественный и качественный состав микроорганизмов в кишечнике человека уникален и формируется с первых минут жизни ребенка. Примерно к концу первого – середине второго года состав микрофлоры у детей определяется на всю жизнь, немного изменяясь только в преклонном возрасте. В нормальном состоянии в толстом кишечнике у ребенка обитают:

факультативные анаэробы (бактерии, способные существовать как в присутствии кислорода, так и без него) – стрептококки, стафилококки, лактобактерии, кандида, энтеробактерии;
анаэробы (живущие при отсутствии свободного кислорода) – эубактерии, лактобациллы, пептококки, пептострептококки, бактероиды и фузобактерии.

Микроорганизмы в кишечнике распределены в строгой закономерности. Условно в толстой кишке различают:

Основную микрофлору. Это большое количество (около 90%) анаэробных бактерий, которые должны быть в определенных отделах кишечника постоянно.
Сопутствующую микрофлору. Примерно 10% от основного количества приходится на дополнительную микрофлору. К ней относят аэробные (нуждающиеся в свободном кислороде) бактерии.
Остаточную микрофлору. Случайные (транзиторные) микроорганизмы составляют 0,01– 0,02%. Сюда относят стафилококки, клостридии, протеи и грибы.

Еще в толстой кишке обитает примерно десяток кишечных вирусов. Но основная группа кишечных микроорганизмов, участвующих в пищеварении, – бифидобактерии и бактероиды, на долю которых приходится примерно 60% от общего количества анаэробных бактерий.

Таким образом формируется своеобразный симбиоз между организмом-носителем и бактериями, выгодный для всех участников. Но только в том случае, если количество и состав микроорганизмов, составляющих микрофлору, остается в заданных границах.

Самые яркие обитатели кишечника

Бифидобактерии, одни из основных обитателей кишечника, производят:

молочную кислоту и ацетат для создания бактерицидной (убивающей бактерии) среды;
вещества, угнетающие рост патогенных микробов.

В результате повышается устойчивость к кишечным инфекциям, что особенно важно для детей первого года жизни.

Лактобактерии выступают в роли антиоксидантов (консервантов), кроме того, они:

помогают бороться с опухолями;
стимулируют выработку антител, которые иммунная система использует для нейтрализации чужих бактерий и различных вирусов;
подавляют рост патогенных микробов;
способствуют развитию бифидобактерий.

Из энтеробактерий особое значение имеет кишечная палочка. Она замедляет рост некоторых патогенных бактерий и нормализует состояние кишечной флоры после лечения антибиотиками или перенесенных заболеваний. Кишечная палочка относится к условно-патогенным организмам, т. е. большинство представителей этого вида в норме является важной составляющей микрофлоры кишечного тракта человека и животных.

Бифидобактерии, лактобактерии и кишечная палочка тесно связаны с выработкой витаминов, жизненно необходимых для организма. Причем кишечная палочка является лидером в синтезе витаминов среди всех обитателей микрофлоры.

Микрофлора тонкого кишечника

При нормальном функционировании организма человека и теплокровных животных в тонкой кишке содержится гораздо меньше микроорганизмов, чем в толстой. Тонкий кишечник отвечает за переваривание и всасывание пищи. Полезные бактерии-симбионты, обитающие здесь, синтезируют пищеварительные ферменты, без которых организм не может усваивать некоторую пищу.

Каждый участок кишечника заселен определенными микроорганизмами, идеально приспособленными к окружающей среде. Так, слепая кишка содержит больше всего бактерий, отвечающих за расщепление целлюлозы, что обеспечивает возможность расщепления клетчатки.

В тонком отделе кишечника условия существования очень жесткие. Это объясняется наличием агрессивных факторов, уничтожающих бактерии. Так, соляная кислота убивает огромное количество микробов, но процесс пищеварения без ее участия невозможен. В такой среде могут выжить только несколько видов дрожжей и бактерий.

У людей и теплокровных животных всасывание (усваивание) питательных веществ активнее всего идет в тонком отделе. Бактерии жестко конкурируют с организмом-носителем за питание. Из тонкого кишечника через кровеносную и лимфатическую системы питательные вещества разносятся по всему организму. Таким образом тонкий отдел кишечника работает поставщиком пищи и главной энергетической станцией организма.

Утилизация отходов

У здорового человека в желудке почти стерильная среда. Количество бактерий постепенно нарастает по мере приближения к месту соединения тонкой кишки с толстой. У людей и теплокровных животных толстый отдел кишечника заселен намного богаче и разнообразней, т. к. здесь образуются весьма комфортные условия для существования бактерий. Все непереваренные остатки и прочие отходы (фрагменты до размеров молекулы) отправляются в толстую кишку и затем выводятся наружу.

На этом участке особенно важно действие сапрофитов – организмов, утилизирующих все органические остатки. Бактерии-сапрофиты подавляют рост различных патогенов, гнилостных и газообразующих микробов.

Немалую роль играет кишечная микрофлора в образовании иммунитета. В лабораторных условиях у стерильных животных (обладающих меньшим количеством бактерий в кишечнике) возникает иммунодефицит, который исчезает, как только микрофлора восстанавливается. Таким образом микрофлора кишечника не только полезна для пищеварения, но и принимает участие в формировании иммунитета у ребенка и поддержании его активности у взрослых.

Особенности пищеварения жвачных животных

В желудок хищников попадает преимущественно белковая пища, похожая по составу на клетки их тела. Это позволяет пищеварению протекать значительно быстрее. У жвачных животных в кишечник попадает в основном клетчатка, а переварить ее достаточно трудно. Поэтому желудок жвачных имеет сложное четырехкамерное строение.

Для расщепления грубых волокон целлюлозы большое значение имеет время. Поэтому корм задерживается в специальном отделе желудка жвачных (рубце) на время, необходимое микроорганизмам для разрушения клетчатки. В процессе пережевывания пищевая масса может несколько раз переходить из рубца в ротовую полость для более полного и тщательного измельчения грубых волокон клетчатки.

В рубце жвачных животных создаются идеальные условия для существования и размножения различных видов бактерий и простейших организмов. Они выполняют роль пищеварительных ферментов, обрабатывая пищу до состояния, пригодного к использованию животным-хозяином. По приблизительным оценкам количество бактерий в этом отделе кишечника составляет 108 – 1010 клеток на 1 мл содержимого. Затем организм жвачного животного использует продукты распада целлюлозы и сами бактериальные клетки.

Таким образом в процессе симбиоза жвачное животное поставляет корм своим микроорганизмам, которые используют полученный белок для собственных нужд, а затем сами становятся кормом для животного.

Почему возникают проблемы с пищеварением

Состав бактериальной микрофлоры формируется в первый год жизни ребенка и для каждого человека индивидуален. Может меняться только количество и соотношение тех или иных бактерий. Причинами изменения процентного соотношения микрофлоры могут быть:

неправильное питание;
лечение антибиотиками (уничтожаются и вредные, и полезные бактерии);
последствия кишечных инфекций (полезная флора гибнет);
экологический фактор;
и даже смена времен года.

Однако запас прочности организма очень велик, особенно у детей, и как только возникает дисбаланс, включается механизм восстановления нарушенного равновесия. Необходимые для нормальной жизнедеятельности бактерии усиленно размножаются, возвращая систему к норме.

Организм новорожденного ребенка только формирует ферментативную систему, отвечающую за пищеварение. Поэтому у маленьких детей часто возникают такие симптомы, как расстройство стула или вздутие живота. Причинами могут стать непривычные продукты, банальное перекармливание, любые погрешности в питании.

Но это не имеет отношения к дисбактериозу, которым пугают нас некоторые врачи и реклама. Не стоит самостоятельно устанавливать такой диагноз и тем более давать новорожденному лекарства от дисбактериоза. Правильнее будет пересмотреть рацион и режим кормления ребенка. При грудном вскармливании формирование собственной микрофлоры у новорожденного происходит намного лучше, так как материнское молоко содержит некоторые полезные добавки, ускоряющие рост бифидо- и лактобактерий.

Количество не всегда переходит в качество

Когда в желудочно-кишечном тракте меняется количество и соотношение бактерий, составляющих микрофлору, говорят о нарушении равновесия или дисбактериозе. Установить диагноз и назначить лечение можно только после проведения лабораторных исследований, при которых определяют количество бактерий того или иного вида в анализе пациента.

Дисбактериоз может какое-то время протекать без заметных симптомов, но при этом иммунитет человека будет неуклонно снижаться, создавая фон для развития различных заболеваний. Различают несколько стадий заболевания:

На первой стадии основная флора остается в пределах нормы, а дополнительная немного увеличивается. Могут быть следующие симптомы: запоры, метеоризм, аллергии, ломкость ногтей, выпадение волос.
Средняя степень характерна снижением количества бифидобактерий и бактероидов и увеличением числа условно-патогенных микробов выше нормы. К предыдущим симптомам добавляется дефицит железа, боли в желудке, снижение аппетита, раздражительность, утомляемость.
При тяжелой степени дисбактериоза количество основной флоры значительно снижается, условно-патогенные бактерии сильно разрастаются. Ранее перечисленные симптомы сопровождаются повышением температуры, снижением веса, частым стулом.

У детей, особенно новорожденных, симптомы дисбактериоза определить сложно. Они могут совпадать с симптомами других заболеваний. Поставить точный диагноз может только специалист.

Общая картина заболевания зависит не только от степени нарушения баланса микрофлоры в нашем организме, но и от конкретного вида бактерий, преобладающих в анализах пациента. Назначать лечение можно только после того, как установлен вид микроорганизмов: стафилококки, протеи, грибки, синегнойная палочка и т. д. Возможны варианты с развитием нескольких видов бактерий одновременно.

Кроме неправильного питания, плохой экологии и других факторов, есть еще одна серьезная причина появления симптомов дисбактериоза – лечение онкозаболеваний с помощью лучевой или химиотерапии. Облучение вызывает массовую гибель кишечных бактерий и, как следствие, снижение иммунитета. Такие методы назначают, как правило, при крайней необходимости, поэтому восстанавливать бактериальный баланс придется длительное время уже после окончания курса лечения.

Чем лечить дисбактериоз

Препараты, применяемые для лечения заболевания, можно разделить на две условные группы:

пробиотики содержат микроорганизмы, необходимые для «заселения» кишечника;
пребиотики – полезные вещества для поддержания уже существующих в организме бактерий.

Эти препараты нужно применять только по рекомендации врача. Опасно назначать лечение, опираясь только на симптомы, тем более детям первых лет жизни. Небольшие отклонения от нормы и у взрослых, и у детей успешно выравниваются с помощью коррекции рациона.

Менять питание или переходить на искусственное вскармливание детей можно только после консультации с педиатром. Для дошколят и детей школьного возраста рекомендуют ввести в рацион или увеличить употребление кисломолочных продуктов (лактобактерии), свежих овощей и фруктов (клетчатка). Нужно помнить, что мгновенно симптомы болезни не исчезнут, организму потребуется время на устранение неполадок.

Обычно лечение дисбактериоза проходит в несколько этапов:

уничтожение патогенных микробов;
«подселение» в кишечник полезных бактерий;
поддержание равновесия системы пищеварения.

Схему лечения обязательно должен назначать врач. Это заболевание требует комплексного подхода, поэтому важная составляющая лечения – правильная диета. Жирная, острая, соленая пища, алкоголь, злоупотребление пряными специями может свести на нет любое лечение.

Овощи и фрукты, хлеб из муки грубого помола, кисломолочные продукты с маленьким сроком хранения (чтобы исключить консерванты) должны быть хорошим дополнением к медикаментозному лечению.

Бактерии в кишечнике человека и теплокровных животных составляют часть сложной симбиотической системы. Микроорганизмы влияют не только на процесс пищеварения, они защищают своего хозяина от патогенных «пришельцев», выводят токсические отходы, синтезируют витамины и ферменты, осуществляют противоаллергическую и противоопухолевую профилактику. Одна из самых полезных функций микрофлоры кишечника – создание иммунной системы у новорожденных и поддержание иммунитета на протяжении всей жизни человека.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Источник