Состояние микробиоценоза кишечника как критерий оценки качества питания

'■ ■ ,

Известно, что макроорганизм и его микробиом представляют собой сложную экологическую систему. При этом так называемая нормофлора кишечного биотопа вместе с организмом хозяина рассматривается как единая экосистема, которая является своеобразным экстракорпоральным органом макроорганизма [Костюкевич, 2011; Shenderov, 2012]. Микробиота кишечника, выполняя целый ряд важных функций, играет существенную роль в жизнедеятельности человека. В частности, представители облигатных (ин-дигенных, резидентных) бактерий обеспечивают колонизационную резистентность слизистой оболочки кишечника, препятствуя проникновению и развитию патогенных микроорганизмов, стимулируют функцию иммунной системы, регулируют функциональную активность кишечника [Перунова, Иванова, Бухарин, 2010; Беляева, 2014; Ситкин и др., 2021].

Нарушение качественного и количественного состава микробиоты кишечного биотопа принято называть дисбиозом кишечника. В таких случаях происходит «отмена» всех полезных функций облигатных микроорганизмов, что приводит к развитию дезадаптационного синдрома и, как следствие, к возникновению различных патологических состояний. Причинами развития дисбиоза кишечника могут быть различные факторы и прежде всего нарушение питания (пищевые дефициты, несбалансированное питание, отсутствие необходимых нутриентов и т. д.) [Шендеров, 2008]. Более того, состояние микробиоценоза кишечного биотопа, формирование его видового состава в существенной мере определяется режимом и качеством питания. Следовательно, анализ количественных и качественных показателей видового состава микробиома кишечника может служить объективным и информативным критерием оценки достаточности и полноценности питания. В связи с этим следует подчеркнуть, что иные способы оценки качества питания, как правило, являются инвазивными и трудоемкими.

Цель настоящей работы - изучить влияние изменений режима и качества питания на состояние микробиоценоза кишечника.

Материалы и методы исследований

Под наблюдением находилось 30 практически здоровых студентов 1 курса Пермского государственного медицинского университета им. академика Е.А. Вагнера, прибывших на учебу из других регионов и проживающих в общежитии. Преобладали лица женского пола – 26 чел. Средний возраст составлял 18 лет (±1 год). Оценку состояния микробиоценоза кишечника осуществляли с помощью традиционного бактериологического метода в соответствии с отраслевым стандартом1.

Исследования выполняли на базе бактериологической лаборатории ГБУЗ ПК «ГКБ № 7» (Пермь). Изучение качественного и количественного состава микробиоты толстой кишки проводили в динамике, трехкратно. Первый забор материала осуществляли в сентябре 2018 г. (на 2–3 неделях после приезда в г. Пермь). Повторное исследование проводили спустя 6 мес., а через 9 мес. после начала учебы – третье. В соответствии с отраслевым стандартом выявление бифидобактерий осуществляли на жидких средах лабораторного приготовления: Блаурокка и тиогликоливой; лактобактерий – МРС-4; энтерококков – Калины. Стафилококки выделяли на желточно-солевом агаре, грибы рода Candida – на среде Сабуро с добавлением антибиотиков. Для определения условно-патогенных энтеробактерий применяли дифференциально-диагностические среды Эндо и Левина; сальмонелл – селенитовый бульон с дальнейшим пересевом на строго селективную среду висмут-сульфат агар. Наряду с этим параллельно использовали кровяной агар – универсальную питательную среду для выявления гемофильных бактерий и гемолитической активности микроорганизмов. Посевы инкубировали при температуре 37ºC в течение 24–96 ч., после чего изучали наличие роста. Бифидо- и лактобактерии определяли на основании исследования их морфологии, тинкториальных и культуральных свойств. Под термином «лактобактерии» объединяли представителей индигенной микрофлоры – молочнокислые стрептококки и палочковидные формы, учитывая однозначность их функций. Индикацию энтерококков проводили высевом лактозонегативных колоний со среды Эндо на агар Клигера и среду Симонса. Идентификацию стафилококков различных видов и условно-патогенных энтеробактерий осуществляли с помощью соответствующих диагностических наборов «Staphytest-24» и «Enterotest-16» (ERBA LACHEMA, Чехия).

Статистическую обработку результатов проведенных исследований выполняли с помощью компьютерной программы «STATISTICA, 6.0». Оценку значимости различий между наборами цифровых данных, полученных в разные сроки обследования студентов, проводили с использованием непараметрического критерия Х². Статистически достоверными считали различия при р < 0.05.

Результаты и их обсуждение

При первичном обследовании, выполненном в первые три недели сентября, различные дисбиотиче-ские отклонения количественного и качественного состава микробиоты кишечника регистрировали у трети студентов (табл. 1).

Таблица 1

Результаты обследования студентов на дисбиоз кишечника в различные сроки наблюдения [The results of the examination of students for intestinal dysbiosis at various follow-up periods]

Сроки обследования	Количество обследованных, чел.	Количество выявленных случаев дисбиоза, %	P 1	P 2	P 3
Сентябрь 2018 г.	30	33.33	0.035	0.778	0.048
Февраль 2019 г.	28	61.54
Май 2019 г.	28	57.69

Примечание. Здесь, а также в табл. 2 и 3, Р – достоверность различий между результатами обследования в различные сроки наблюдения: Р 1 – 1 и 2; Р 2 – 2 и 3; Р 3 – 1 и 3.

Как следует из представленных данных, спустя 6 и 9 мес. после первичного (фонового) обследования количество студентов с дисбиозом кишечника существенно увеличивалось и соответственно составляло 61.54 и 57.69%. Выраженные негативные изменения в составе микробиома появлялись уже через полгода после начала наблюдения.

Выявленные дисбиотические проявления, прежде всего, характеризовались уменьшением концентрации основных облигатных представителей микробиоты кишечника – анаэробных микроорганизмов (табл. 2).

Таблица 2

Частота встречаемости изменений концентрации основных представителей индигенной микрофлоры кишечника у обследованных студентов

[The frequency of occurrence of changes in the concentration of the main representatives of the indigenous intestinal microflora in the examined students]

Микроорганизмы	Частота встречаемости случаев изменений количества микроорганизмов в различные сроки обследования, %			P 1	P 2	P 3
	сентябрь 2018 г.	февраль 2019 г.	май 2019 г.
Bifidumbacterium spp.	20.00	38.47	46.15	0.128	0.575	0.037
Lactobacterium spp .	16.67	30.77	42.31	0.213	0.388	0.035
Escherichia coli типичные	30.00	26.92	61.54	0.800	0.012	0.018
E. coli гемолитические	26.67	30.77	19.23	0.735	0.337	0.511
E. coli лактозонегативные	16.66	15.38	42.30	0.122	0.001	0.035
E. faecalis	24.00	35.00	38.46	0.352	0.774	0.220
E. faecium	30.00	35.00	53.85	0.713	0.163	0.071

Из приведенных сведений следует, что уже в первые сроки обследования у ряда студентов наблюдали изменение количества основных представителей доминантных видов кишечного биотопа бифидо- и лактобактерий, связанное со снижением титра соответственно до 107–108 КОЕ/г и 105–106 КОЕ/г. В дальнейшем количество таких лиц возрастало и к 9 мес. после начала наблюдений достигало соответственно 46.15 и 42.31%. Различия между данными первичного и завершающего обследований в том и в другом случаях статистически значимы. Снижение концентрации этих симбионтов в указанные сроки уже было более существенным, как правило, на 3–4 порядка.

Аналогичная тенденция прослеживалась в отношении концентрации других индигентных микроорганизмов, входящих в состав микробиоценоза кишечника, типичных Е. coli и бактерий рода Enterococcus . Если в сентябре уменьшение концентрации типичных Е. coli было отмечено у 30.0% обследованных, то к концу срока наблюдений уже у 61.54%. В отношении численности энтерококков выявлялись те же закономерности. При этом более существенным был процент лиц с уменьшением уровня E. faecium от 30.0% при первичном обследовании до 53.85% спустя 9 мес. Следует особо отметить, что во всех выявленных случаях снижение титра облигатных микроорганизмов, колонизирующих кишечник, колебалось от 1 до 2 порядков, причем к концу срока наблюдения оно было более выраженным: типичных Е. coli до 10⁴–10⁵

КОЕ/г, E. faecalis до 10³–10⁴ КОЕ/г и E. faecium до 10⁹–10¹⁰ КОЕ/г. На фоне уменьшения титра типичных эшерихий возросло количество атипичных видов Е. coli – лактозонегативных и гемолитических форм. В частности, количество лиц с высоким титром лактозонегативных Е. coli в процессе наблюдения увеличивалось более чем в 2 раза.

За счет снижения уровня облигатных микроорганизмов в кишечнике регистрировали существенное увеличение концентрации микроорганизмов условно-патогенных видов, они колонизировали освободившиеся ниши. Это касается представителей как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий, а также грибов рода Candida (табл. 3).

Таблица 3

Частота случаев превышения уровня условно-патогенных грамотрицательных и грамположительных бактерий у студентов в различные сроки обследования

[The frequency of cases of excess of the level of conditionally pathogenic gram-negative and gram-positive bacteria in students at various times of examination]

Микроорганизмы	Число случаев превышения концентрации микроорганизмов в различные сроки обследования, %			P 1	P 2	P 3
	сентябрь 2018 г.	февраль 2019 г.	май 2019 г.
Klebsiella spp .	13.33	34.61	61.53	0.060	0.053	0.001
С. freundii	20.00	42.30	76.92	0.071	0.011	0.001
P. agglomerans	13.33	23.07	7.69	0.343	0.125	0.497
Е. cloacae	0.00	7.69	0.00	0.122	0.150	1.000
S. epidermidis	20.00	11.53	7.69	0.390	0.639	0.190
Candida sp .	3.33	3.85	3.85	0.918	1.000	0.918

Из представленных данных следует, что среди обнаруженных условно-патогенных транзиторных грамотрицательных бактерий чаще всего увеличивалось количество штаммов, принадлежащих к С. freundii . У 76.92% обследованных к концу срока наблюдения зафиксирован рост уровня этих энтеробактерий: их титр колебался от 10⁶ до 10⁸ КОЕ/г. В эти же сроки более чем у половины обследованных лиц констатировали и рост уровня культур Klebsiella , его значение, как правило, на 1–2 порядка превышало нормативные показатели. Изменение титра других условно-патогенных микроорганизмов, в том числе грампозитивных бактерий регистрировали реже, причем эти различия в динамике наблюдений не были статически значимыми.

Таким образом, у практически здоровых лиц, прибывших на учебу в другой город, в силу изменения режима и качества питания (что подтверждается их опросом) уже спустя 6 мес. выявлены те или иные дисбиотические изменения микробиоты кишечника. В новых условиях ассортимент используемых продуктов в сравнении с «домашним» значительно уменьшается, «страдает» и меняется регулярность приема пищи. Полноценным по объему и калорийности остается практически только ужин. В остальное время большинство студентов из-за существенной учебной нагрузки и отсутствия поблизости учреждений общественного питания употребляют в основном хлебобулочные изделия и бутерброды, зачастую всухомятку. Естественно, это не может не сказаться на состоянии микробиоценоза кишечника, поскольку питание является ведущим физиологическим фактором, определяющим функциональную активность кишечника и его микробиоты [Shori, 2016; Шевелева и др., 2020; Ким, Шевелева, 2021]. В условиях эксперимента на лабораторных животных было убедительно показано, что ограничение пищевого рациона приводит к развитию дисбиоза кишечника [Venema, Van den Abbeele, 2013].

На состояние микробиоценоза различных биотопов организма человека также негативно влияют стрессовые ситуации, связанные с отрывом от семьи, переездом в другой город и резким изменением образа жизни. Как следствие, более чем у половины (61.54%) обследованных иногородних студентов уже спустя полгода после начала учебы наблюдаются различные дисбиотические изменения микробиоты кишечного биотопа, причем количество таких студентов, по сравнению с первичным обследованием, выполненным в первые недели сентября, возрастало в 2 раза.

Обращает на себя внимание также достаточно значительный (30.0%) процент лиц с дисбиозом кишечника, выявляемый при первичном обследовании (фоновые значения). В связи с этим следует отметить, что по данным различных исследователей [Парфенов, Бондаренко, 2009; Перунова, Иванова, Бухарин, 2010; Стуров, Попов, Жуков, 2021], 30–50% практически здоровых лиц имеют те или иные изменения качественного или количественного состава микробиоты кишечника.

Выводы

• 1.    Изменение режима и качества питания уже спустя полгода после начала учебы приводит к развитию дисбиоза кишечника у 61.541% из 28 обследованных иногородних студентов первого курса ВУЗа.

• 2.    Состояние микробиома кишечника у практически здоровых лиц может служить одним из объективных и доступных информативных критериев полноценности питания.