Особенности диагностики дисбактериоза у детей, проживающих в условиях экологического неблагополучия

Уланова Татьяна Сергеевна, доктор биологических наук, заведующая химико-аналитическим отделом Нурисламова Татьяна Валентиновна, доктор химических наук, заведующая лаборатории методов газохроматографического анализа является трудоемким, дорогостоящим и длительным лабораторным анализом. Установлено, что метаболическая активность микрофлоры отражена качественным и количественным спектром короткоцепочечных жирных кислот (КЖК) в различных биосредах и ассоциируется с дис-биотическими изменениями в кишечнике [2, 4]. Под действием анаэробной сахаролитической микрофлоры кишечника в процессе ферментации углеводов и различных нутриентов образуется целый ряд низкомолекулярных метаболитов: уксусная (С2), пропионовая (С3), масляная (С4), изомасляная (1С4), валериановая (С5), изовалериановая (1С5), капроновая (С6) и изокапроновая (1С6) кислоты. КЖК выполняют в организме многочисленные функции: поддерживают водно-электролитный баланс в просвете кишки, являются источником питания для колоноцитов, обладают антибактериальной активностью, участвуют в регуляции моторики гладкой мускулатуры кишечника, оказывают антиканцерогенное и противовирусное действие [2, 3]. При патологических состояниях желудочно-кишечного тракта, вызванных различными факторами, в том числе токсикантами, процессы образования, всасывания и утилизации КЖК нарушаются, меняются концентрации и соотношения отдельных кислот в биосредах. Отклонения от физиологической нормы уровней и спектра этих метаболитов могут служить маркерами структурных и функциональных нарушений кишечного микробиоценоза.

Цель исследования: определить концентрацию и профиль КЖК в крови у детей, проживающих в условиях экологического неблагополучия и изучить корреляционные взаимосвязи показателей спектра КЖК и кантоминант в биосредах. По результатам проведенного исследования оценить значимость метода определения КЖК в крови на фоне существующих дисбиотичесих нарушений у детей в условиях повышенной антропогенной нагрузки.

Обследовано 44 ребенка в возрасте от 3 до 14 лет, проживающих на экологически неблагоприятных территориях. Проведено классическое бактериологическое исследование кала для выявления степени выраженности изменений в микрофлоре кишечника по стандартному набору определяемых микробов. Уровень короткоцепочечных жирных кислот в крови определялся газохроматографическим методом с использованием аппаратно-программного комплекса на базе хроматографа «Кристалл-2000М» и капиллярной колонки HP-FFAP -50m*0,32mm*0,5pm. Определение металлов в биосубстратах осуществлялось методом атомноабсорбционной спектрофотометрии на атомноабсорбционном спектрофотометре С-116М и методом прямого определения концентраций с относительным стандартом типа ГСОРМ-1, ГСОРМ-2, ГСРОМ-24. Бензол, толуол, этилбензол, метанол, ацетон определяли в соответствии с «Методическими рекомендациями об обнаружении и определении 1,2-дихлорэтана и ряда ароматических углеводородов в биологическом материале методом газожидкосной хроматографии» (Зайцева Н.В., 1992) на хроматографе ЛХМ-80. Математическую обработку осуществляли с помощью параметрических методов вариационной статистики. Оценку зависимостей между признаками проводили методом корреляционного анализа для количественных переменных.

Таблица 1. Анализ причинно-следственных связей между наличием факультативных и условно-патогенных микроорганизмов в кале и химической контаминацией биосред детей с дисбиотическими изменениями в кишечнике (мг/дм³)

Примечание: Р — достоверность межгрупповых различий

В ходе исследования состояния микрофлоры толстой кишки были выявлены выраженные сдвиги в составе как облигатной , так и факультативной микрофлоры . У 40% детей обнаруженные нарушения соответствовали I степени , у 55% - II степени и у 5% - III степени дисбактериоза . У более половины обследованных (72,7%) отмечено снижение бифидобактерий , у одной пятой — лактобактерий . Изменения факультативной микрофлоры характеризовались ростом таких услов-нопатогеных микроорганизмов , как Citrobacter (10%), Enterobacter cloacae (20%), Staphylococcus epidermidis (5%). У 5 пациентов был высев Klebsiella oxyloce, у двоих - Staphylococcus aureus.

Установлено, что изменения состояния нормальной микрофлоры кишечника сопровождается сдвигами показателей их метаболической активности. Между обнаруженными в кале представителями факультативной микрофлоры группы аэробов и уровнем КЖК в крови было установлено ряд прямых взаимосвязей. Высев Escherichia coli гемолитич. сочетался с нарастанием уровня масляной кислоты в крови (р=0,018), а Escherichia coli лактозопозитивной - изокапроновой кислоты (р=0,044). Повышение содержания валерьяновой кислоты было связано с присутствием Enterococcus fae-calis в кале (p=0,036). В современных условиях организм человека испытывает на себе воздействие многочисленных экотоксикантов, что проявляется различными морфо-функциональными отклонениями, в том числе изменением нормальной кишечной микрофлоры. Среди обследованных с дисбактериозом детей более чем у половины пациентов имело место превышение фонового уровня по содержанию ароматических углеводородов (бензол -68,18%, толуол - 51,2%), формальдегида (68,75%) и этилового спирта (51%) в крови. Треть имели высокий уровень Mn (40,9%) и Cr (34,9%) в крови, повышенная экскреция тяжелых металлов (Mn, Ni, Pb, Cr) с мочой выявлена более чем у половины обследованных. В ходе оценки причинно-следственных связей между наличием условно-патогенных микроорганизмов в кале и химической контаминацией биосред было установлено ряд значимых зависимостей (табл. 1). Отмечено, что присутствие в составе микрофлоры кишечника клостридий сопровождается нарастанием меди в крови. Выявлена достоверная связь с наличием клебсиеллы и повышением содержания Ni и формальдегида в моче, а также толуола в крови.

Увеличение уровня формальдегида и ацетальдегида в крови сочетается с ростом неферментирующих бактерий в толстом кишечнике. Установлено одномоментное обнаружение дрожжей и дрожжеподобных грибов в составе кишечной микрофлоры и повышение концентрации в крови хрома, формальдегида и ацетальдегида. Вероятно, рост условнопатогенных микроорганизмов и грибов в толстом кишечнике способствует угнетению облигатной микрофлоры и нарушению ее дезин-токсикационной функции, что сопровождается увеличением концентраций экотоксикантов в биосредах детей с дисбактериозом. Экотоксиканты оказывают комплексное воздействие на организм, сопровождающееся различными па-тофизилогическими сдвигами, в том числе нарушением метаболических процессов. Анализ корреляционных связей между содержанием КЖК и экотоксикантами в биосредах у детей, имеющих дисбитические нарушения в кишечнике, показал наличие ряда прямых значимых зависимостей.

При повышенной экскреции органических соединений с мочой отмечалось увеличение концентраций в крови масляной, изомасляной, уксусной и валерьяновой кислот (табл. 2). Складываются прямые отношения между значениями толуола и валериановой кислоты в крови, между уровнем этилбензола и пропионовой и изокапроновой кислотами, а так же содержанием этилового спирта и пропионовой кислоты. Прямая корреляционная связь установлена между показателем никеля и изокапроновой кислоты в крови. В условиях повышенной экотоксигенной нагрузки при нарушении кишечного микробиоценоза и повышении концентраций КЖК вероятность их всасывания в кровь повышается, при этом они могут оказывать токсическое действие на ряд органов и систем и обнаруживаться в других биологических субстратах.

Таблица 2. Корреляционные взаимосвязи между контаминантами в биосредах организма и уровнем КЖК в крови у детей с дисбиотическими нарушениями, проживающих в неблагополучных экологических условиях

Выводы:

• 1.    Среди детей, проживающих в условиях экологического неблагополучия и имеющих дисбиотические нарушения кишечной микрофлоры, у 60% имеющиеся отклонения были отнесены ко II и III степеням дисбактериоза.

• 2.    Разнонаправленные отклонения от физиологической нормы уровня и спектра КЖК могут служить маркерами нарушений кишечного микробиоценоза, что подтверждают выявленные между наличием ряда представителей условно-патогенной флоры и уровнем определенных КЖК значимых связей.

• 3.    Наличие у детей дисбиотических нарушений в толстом кишечнике сопровождается достоверным увеличением содержания ряда ксенобиотиков в биосредах.

• 4.    Обнаружены значимые корреляционные связи между содержанием экотоксикантов в биосредах детей и концентрацей КЖК в крови, что говорит о диагностической ценности определения уровня и спектра короткоцепочечных

жирных кислот в условиях повышенной антропогенной нагрузки.