Показатели метаболической активности микробиоты кишечника у детей первого года жизни

Актуальность. Микробиота кишечника сегодня рассматривается как важнейший фактор, существенно влияющий на параметры здоровья человека [1,6]. На современном этапе уже получен ряд доказательств о связи микробиоценоза с развитием аллергических заболеваний, патологии желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы, в т. ч. атеросклероза, ожирением, сахарным диабетом, онкопа-тологией, аутоиммунными заболеваниями, и эти вопросы продолжают интенсивно изучаться [2,7]. Столь значимое влияние микробиоты на организм человека обусловлено ее огромным метаболическим потенциалом, реализуемым, в основном, за счет мукозальной флоры, колонизирующей пристеночную зону слизистой оболочки кишечника.

Последняя, по данным различных авторов, составляет значительно большую долю относительно просвет-ной флоры и непосредственно связана с формированием биопленки [1,3]. Адгезированные колонии микроорганизмов на кишечной стенке образуют микробно-тканевой комплекс, включающий микроколонии бактерий, продуцируемые ими метаболиты, муцин, гликокаликс, эпителиальные клетки и клетки стромы слизистой оболочки, в пределах которого происходит постоянный обмен генетическим материалом, сигнальными и регуляторными молекулами, метаболитами [1].

Одними из наиболее значимых низкомолекулярных метаболитов являются корот-коцепочечные жирные кислоты (КЖК) (уксусная, пропионовая, масляная и др.), которые оказывают влияние на адгезию патогенной и условно-патогенной флоры, на параметры местного иммунитета, на процессы пролиферации и дифференцировки колоноцитов, участвуют в регуляции ионного обмена, микроциркуляции, секреции слизи, восполняют энергетические потребности эпителия, отражают различные процессы, протекающие в толстом кишечнике [1, 3, 4].

Оценка спектра короткоцепочечных жирных кислот является интегральным показателем состояния микробиома кишечника, поскольку бактериологический посев кала дает представление в большей мере о просветной флоре толстого кишечника [1, 4, 5]. При совокупности влияния различных неблагоприятных факторов среды (экология, оперативное родоразрешение, раздельное пребывание с матерью, нерациональное использование антибиотиков широкого спектра действия у детей раннего возраста, а важнейшая роль принадлежит фактору питания) процесс первичной колонизации кишечника младенца характеризуется снижением видового разнообразия, нестабильной популяционной численностью, недостаточной функциональной активностью представителей микробиоты [6-8].

В данных условиях фактор питания у детей раннего возраста с целью оптимизации процессов колонизации мукозальной флоры и ее функциональной активности представляет огромный практический интерес. В этой связи становится актуальным исследование особенностей становления и метаболической активности микробиоты у детей первых лет жизни в зависимости от характера вводимого прикорма.

Микробиологическое исследование микрофлоры кишечника с конца ХХ в. рассматривается как недостаточно информативный метод диагностики, не отражающий ее метаболическую активность. Для изучения метаболитов микрофлоры используются хроматографические методы: газожидкостная (ГЖХ), ионная, высокоэффективная жидкостная хроматография, газохромато-масс-спектрометрия.

Исследование короткоцепочечных жирных кислот (КЖК) методом ГЖХ обладает высокой чувствительностью и специфичностью, простотой воспроизведения, возможностью быстрого получения результатов. В настоящее время в изученной нами доступной литературе не встретилось данных по нормативным значениям спектра КЖК у детей в возрасте от 0 до 6 мес, представлены лишь референсные значения у детей в возрасте от 6 до 12 мес.

Цель исследования. Оценка метаболической активности микробиоты кишечника у детей первого года жизни.

Материалы и методы исследования. Исследование проведено у 121 ребенка первого года жизни. Группу I составили дети от 2 до 30 дней жизни, группу II — дети 1–12 мес жизни.

Результаты исследования. При анализе первичных данных количественного и качественного содержания короткоцепочечных жирных кислот в кале у детей (n=103) зарегистрированы 2 типа метаболического профиля: анаэробный тип - у 70% детей и аэробный тип - у 30% детей. Оба типа изменений функциональной активности микробиоты характеризовались наличием тенденции к снижению абсолютного суммарного содержания короткоцепочечных жирных кислот в кале относительно референсных показателей при наиболее значимом снижении у детей с аэробным типом. Выявленные особенности, по-видимому, связаны со снижением численности и активности представителей облигатной микрофлоры, что согласуется с данными других авторов.

При оценке уровней уксусной, пропионовой и масляных кислот, составляющих основу всего пула короткоцепочечных жирных кислот, были получены следующие результаты: при анаэробном профиле - достоверное снижение уровней уксусной и повышение пропионовой и масляной кислот; при аэробном типе - достоверное повышение уксусной и снижение пропионовой и масляной кислот (р<0,05 при сравнении с референсными значениями).

Указанные особенности спектра кислот могут быть обусловлены гиперколонизацией и повышением активности анаэробной флоры с преобладанием маслянокислого и пропионовокислого брожения, характерного для бактерий родов бактероидов, пропионобактерий, фузобактерий, эубактерий, и усилением роста клостридий, продуцентов пропионовой и масляной кислот. И, соответственно, при аэробном типе -активизацией аэробных микроорганизмов, представителей факультативной и остаточной микрофлоры, продуцирующих в основном уксусную кислоту.

Анаэробный индекс, рассчитываемый как отношение суммы концентраций всех кислот к концентрации уксусной кислоты, является важнейшим индикатором состояния внутрипрос-ветной среды кишечника и отражает соотношение анаэробных и аэробных, в т. ч. факультативноанаэробных популяций микробиоты. При его оценке зарегистрировано резкое смещение индекса в сторону отрицательных значений при анаэробном типе и в зону противоположных значений - при аэробном типе (р<0,05 при сравнении с референсными значениями при обоих профилях кислот), что может свидетельствовать о росте соответственно анаэробных или аэробных популяций на фоне снижения активности облигатной флоры в связи с угнетением ферредок-синсодержащих дыхательных ферментов, обеспечивающих их нормальную жизнедеятельность

Уровень уксусной кислоты (С2) в кале в целом у всех детей составил 0,794 ± 0,01 мг/г: в I группе — 0,839 ± 0,034 мг/г, во II группе — 0,779 ± 0,012 мг/г. Максимальное значение отмечалось в 3-6 мес — 0,823 ± 0,028 мг/г. Выявлены различия в содержании С2 в кале между новорожденными и детьми 6–12 мес (р 0,02), между детьми 3–6 и 6–12 мес (р 0,04). Пропионовая (С3) и масляная (С4) кислоты у всех детей составили 0,126 ± 0,01 и 0,079 ± 0,01 мг/г соответственно.

Наибольший уровень С3 отмечен в 6-12 мес, наименьшие значения — у детей от 3 до 6 мес. Найдена положительная связь между уровнем С3 и возрастом (г = 0,27; р < 0,05). Содержание С4 в кале у новорожденных составило 0,046 ± 0,023 мг/г, у детей 1-12 мес — 0,091 ± 0,01 мг/г (р 0,02); максимальное значение С4 — 0,114 ± 0,02 мг/г — отмечалось в 6-12 мес. Выявлена тенденция к увеличению уровня С4 в кале с возрастом. Суммарное содержание кислот в кале составило 6,908 ± 0,67 мг/г: в I группе 10,379 ± 1,87 мг/г, во II группе — 5,764 ± 0,61 мг/г (р 0,02).

Наименьшее суммарное содержание кислот — у детей 3-6 мес (2,285 ± 0,05 мг/г). К 1 году жизни суммарное содержание КЖК уменьшалось (r = -0,365; р < 0,005). Анаэробный индекс в целом составил 0,319 ± 0,04 мг/г, максимальное значение — у детей 6-12 мес, наименьшее — в 3-6 мес.

Особенности становления функциональной активности микробиоты у детей второго полугодия жизни характеризуются наличием двух типов метаболических профилей -анаэробным (70% пациентов) или аэробным (30%). Прием обогащенных бифидобактериями кисломолочных продуктов в сравнении с необогащенным продуктом сопровождается более значимым позитивным влиянием на процессы становления метаболической активности микробиоты кишечника у детей раннего возраста. Выявлено, что биопростокваша наиболее эффективна при анаэробном типе профиля метаболической активности, а биоряженка - при аэробном типе. Последнее может быть использовано для дифференцированного подхода к выбору продукта с целью коррекции различных типов нарушений функциональной активности микробиоты и расстройств кишечной моторики.

Вывод. Проведенное наблюдение позволяет предположить, что кисломолочные продукты прикорма с заданным составом и свойствами могут способствовать процессам становления микробиоценоза и функциональной активности микробиоты у детей раннего возраста. Оценка типа метаболических нарушений облегчает подбор оптимального продукта прикорма с учетом выявленных метаболических особенностей. Эффективность и хорошая переносимость кисломолочных продуктов, полученных с использованием закваски на основе метаболически активных штаммов бифидобактерий, свидетельствует о возможности их широкого использования для оптимизации детского питания на региональном уровне с целью профилактики нарушений микробиоценоза.

Метаболическая активность микробиоты кишечника изменяется с возрастом ребенка. Маркер облигатной микрофлоры С2 имеет более высокие значения у новорожденных. Маркер «анаэробизации» — С3 — имеет тенденцию к нарастанию, уровень С4 — достоверное нарастание от периода новорожденности к 1 году жизни.