Невидимый орган-микрофлора человека

    Не  лишено смысла рассматривать микробное соообщество любых слизистых оболочек в определенной мере подобной кишечнику организованной биопленке. Поводом к тому является стабильность состава каждого из этих микробиоценозов: гомеостаз микробных маркеров имеет место не только в крови (Белобородова, 2000), но и в моче, вагинальном содержимом женщин и эякуляте мужчин (Крымцева, 2003). Их концентрация, измеренная методом ГХ-МС постоянна у здоровых людей, селективно и специфически меняется при воспалениях и возвращается в прежнюю норму после адресного по отношению к агентам воспаления лечения. Можно полагать, что и в УГТ мы также имеем дело с биопленкой, включающей в подавляющем большинстве компоненты автохтонной микробиоты, присущей человеку. Она специфически переходит в патогенное состояние, включающее набор постоянных агентов (Pseudonocardia, Fusobacterium/Haemophylus, Klebsiella, Streptococcus, Staphylococcus epidermidis и Clostridium perfringens), и   прочих членов сообщества, активных периодически. При таком представлении о микробиоценозе становятся понятными трудности, возникающие при лечении кандидоза, хронических вагинитов, пиелонефритов, уретритов и простатитов. Первой причиной неудач является упорная диагностика модных инфекций (хламидии, микоплазмы, уреаплазмы, гарднерелла, мобилункус, герпес-вирус) при игнорировании патогенного потенциала автохтонной микрофлоры. Второй причиной являются известные трудности в доставке лекарства к очагу воспаления при болезнях почек, мочевого пузыря и простаты. Третья, пока мало известная клиницистам причина – коллективная сопротивляемость антибиотикам и другим воздействиям (quorum sensing) организованной в биопленку микробиоты локусов.

    Приведенные выше соображения показывают, что  микробиота слизистых оболочек половых  органов женщин не может не являться физиологическим партнером организма-хозяина. Она гомеостатична и играет положительную  роль в обменных процессах на слизистой  оболочке и защите от внешних патогенов. В то же время она проявляет и враждебные по отношению к хозяину функции, если состав микробиоты нарушен и токсинообразование, характерное для большинства представителей нормофлоры, становится клинически значимы и может угрожать здоровью женщины. Более того, оно может угрожать и главной физиологической функции женских половых органов – репродуктивной. У женщин с проблемами беременности или неудачами ЭКО методом ГХ-МС выявляется существенное превышение нормы «скрытыми» (от рутинных методов) компонентами нормофлоры: Clostridium perfringens, Helicobacter pylory, Streptomyces, Eubacterium.

    Clostridium perfringens образует как минимум 12 идентифицированных токсинов и энтеротоксин. Мишени для основных токсинов – биологические мембраны в различных тканях. Поражения обуславливают ферментативные процессы, катализирующие гидролитическое расщепление и нарушение клеточной проницаемости с последующим отеком и аутолизом тканей, характерными для газовой гангрены.

    Helicobacter pylory , проникая через слизь, прикрепляются к эпителиальным клеткам, проникают в железы слизистой оболочки. ЛПС микроорганизмов способствует миграции нейтрофилов и развитию острого воспаления. Под действием бактериальной уреазы мочевина превращается в аммиак, повреждающий слизистую оболочку.

Фото 7.   Хеликобактер в вагинальном содержимом

(предоставлено  доктором В.Дворянчиковым). 

    Eubacterium – родственные клостридиям микроорганизмы, являющиеся одними из основных обитателей кишечника. Условные патогены с развитой системой видов и штаммов с универсальными свойствами. В том числе для них характерно индуцирование продукции провоспалительных цитокинов и TNF-alfa, а также противовоспалительного цитокина IL-10 (как ЛПС или клеточные токсины Грам+ патогенов). Это обуславливает их участие в патологиях тяжелых заболеваний, таких как, средиземноморская семейная лихорадка, эндокардит, врожденный порок сердца, кожные и кишечные патологии, связанные со сложным изменением концентрации их видов в биотопах.

    Streptomyces - аэробные актиномицеты, широко распространеные в окружающей среде, в том числе на стенах сырых помещений, а также в организме человека. Токсигенные штаммы выделяют токсин валиномицин, разрушающий митохондрии клеток млекопитающих (Anderson, 1998).

    При наличии такого рода микроорганизмов  в детородном органе по отдельности, а тем более при одновременном  присутствии, вряд ли будет возможным  развитие оплодотворенной яйцеклетки в полноценный плод и нормальное протекание беременности. 

Случаи  вагинозов

1. Обнаружены маркеры Neisseria и сопутствующей в таких случаях анаэробной микрофлоры (пептострептококк, бактероиды, фузобактерии, превотелла, Selenomonas). В то же время занижено содержание лактобацилл, бифидобактерий, некоторых клостридий, руминококков, актиномицетов, части эубактерий и других микроорганизмов нормофлоры - вагинальный дисбактериоз.
2. Превалируют аэробные актиномицеты со стрептококками, бифидобактериями и руминококками. То есть сильно развиты кокковые формы, среди них - Rhodococcus equi, который рассматривают как внутриклеточный условный патоген (аналог гонококка, но менее вирулентный - обычно встречается у мужчин при простатите). Превышают норму некоторые другие бактерии, среди которых заслуживают внимания два вида клостридий.
3. Ложный кандидоз. Похожую клинику дает  Clostridium perfringens при отсутствии Candida albicans. Превышают норму маркеры  анаэробных бактерий  C. perfringens, Propionibacterium и Butyrivibrio. Завышено содержание  маркера Staphylococcus epidermidis.
4. Энтеробактерии. Эндотоксинемия. Ведущими микроорганизмами являются грамотрицательные микроорганизмы, преимущественно сем. Enterobacteriaceae, которые создают высокие концентрации эндотоксина в локусе и в крови.
5. Микоз, без участия кандиды. Существенно превышают норму маркеры микроскопических грибов, продуцирующих кампестерол и ситостерол, а также Staphylococcus aureus и клостридии Clostridium propionicum и Clostridium perfringens. Ниже нормы количество многих бактерий, в том числе бифидобактерий и лактобацилл (дисбактериоз).
6. Ведущая микрофлора представлена бактериями Clostridium perfringens и микроскопическими грибами Candida albicans при наличии Streptococcus (Streptococcus oralis) и грамотрицательных микроорганизмов родов Klebsiella, а также анаэробов Eubacterium.

Специфика микрофлоры половых  органов мужчин в  норме, при простатите и мужском бесплодии 

    Заболевания урогенитальной сферы мужчин - уретрит, простатит, орхит до сих пор занимают важное место в проблеме здоровья и продуктивности человека. На рубеже нового тысячелетия проблема простатита требует нового осмысления и вызывает необходимость поиска рациональных подходов к его диагностике и  лечению. Острый и хронический бактериальный  простатит занимает два первых места  в классификации простатитов  Нацинального института здоровья США. Доля инфекционного простатита при  этом растет в хронологическом порядке  и в настоящее время составляет до 70% - 90% по оценкам разных лабораторий. Однако определение возбудителя, а  тем боле микст-инфекции при простатите (уретрите, орхите, мужском бесплодии) представляет проблему при клиническом или амбулаторном бактериологическом обследовании. Многие микроорганизмы, например, анаэробы и другие трудно культивируемые (коринеформы, микобактерии, микроскопические грибы) избегают детектирования современными методами клинической микробиологии. Их присутствие в семени и жидкости простаты становится известным лишь благодаря уникальным научным исследованиям, доступным специализированным научным лабораториям. Результатом являются, соответственно,   единичные публикации в научной периодике. В изязвлениях мужских половых органов найдены аэробные и анаэробные бактерии, Mycoplasma, Нaemophylus ducrey, Treponema pallidum, Herpes simplex virus, дрожжи и нитчатые грибы. В семени мужчин, страдающих бесплодием, обнаружены E.coli, Staphylococcus, Pseudomonas, Klebsiella, Enterobacter, Bacillus, Neisseria, Corinebacterium, Micrococcus, Proteus, Achromobacter, а также микроскопические грибы. При инфекционном простатите в разных исследованиях выявлены представители семейства Enterobacteriaceae, бактерии рода Pseudomonas, энтерококки (Enterococcus faecalis, E.faecium и другие), Staphylococcus aureus, Chlamydia trachomatis, Corynebacterium, Staphylococcus, Peptostreptococcus, Streptococcus, and Escherichia, Flavobacterium spp., Pseudomonas testosteroni. Исследование ДНК секрета и биоптатов простаты свидетельствует о наличии в них микроорганизмов, отличающихся от микробиоты кожи и прямой кишки, и, следовательно, не обнаруживаемых традиционными методами. Действительно, генетическим методом удалось определить в семени наличие 15 видов необычных анаэробов родов Peptostreptococcus, Prevotella, Corinebacterium, Rubrivirax, Actinobacillus, Veilonella и  Eubacterium, а также трех аэробов: Streptococcus salivarius, S.pneumoniae и Burkholderia picketii. Как неожиданность воспринимается обнаружение в секрете простаты превалирующего количества недектируемых в обычной клинической практике коринеформных бактерий, причем в сложном сообществе с Staphylococcus, Peptostreptococcus, Streptococcus и Escherichia, состав которого различен у разных пациентов. Кроме того, обнаружены  микробные ассоциации и у здоровых мужчин, однако иные, чем у больных и в меньшей концентрации.  Следует отметить важное для диагностики инфекции обстоятельство, которое состоит в том, что микробные колонии могут быть локализованы в полисахаридных капсулах. Как показали электронно-микроскопические исследования, они покрывают стенки простаты и протоки при хроническом бактериальном простатите.

    В таких случаях бактерии не могут  выходить из капсулы и, следовательно, быть обнаружены методами, использующими  выделение целых микроорганизмов. Однако их присутствие можно выявить  и количественно оценить путем  детектирования микробных маркеров - малых молекул, составляющих материал клеточной стенки микроорганизмов - бактерий, грибов, простейших, метаболитов  вирусов в семени или секрете  простаты.  Тканевые, клеточные и капсульные барьеры не являются преградой для таких молекул - они, в отличие от микробных клеток, свободно их проходят и могут быть измерены методом ГХ-МС.

    Обширная  колонизация генитальных органов  и мочевыводящих путей предполагает множественность бактериальных  агентов воспалений. Ясно, что успех  лечения заболеваний микробного происхождения зависит от эффективности  диагностики инфекции. Однако методы микробиологического анализа, применяемые  в клиниках и медицинских центрах, позволяют одновременно определять один или несколько организмов из многих видов,  агентов внешней инфекции или колонизирующих организм человека и являющихся потенциальными патогенами.

    Уникальные  возможности в этом отношении  дает метод ГХ-МС. В отличие от других методов он является количественным, т.е. позволяет определять точно и воспроизводимо во времени количество микробных клеток каждого микроорганизма, колонизирующего область простаты. Сотни измерений концентрации микробных маркеров, проведенные нами в норме и при воспалительных процессах в генитальных органах, при соответствующей статистической обработке современными методами, позволили определить клинически значимые концентрации маркеров. Это позволяет фиксировать переход соответствующего микроорганизма из состояния симбионта в состояние патогена и применить к нему методы антимикробной терапии. По порядку величины уровень клинически значимых концентраций маркеров соответствует известным измерениям и составляет 10⁴-10⁵ клеток в пробе.

Рис.3. Распределение  концентраций 10-метил-гексадекановой кислоты - маркера Rhodococcus equi в эякуляте мужчин. Норма – красный столбик  слева.

Рис. 4.    Матрица микробного сообщества зоны половых органов больных простатитом. Реконструирована по данным ГХ-МС анализа микробных маркеров в эякуляте. По вертикали – 50 микробов, населяющих половые органы мужчин, по горизонтали – 16 из 100 обследованных пациентов. В ячейках концентрация микробов. Желтым цветом выделены ячейки с превышением нормы в два и более раз. Матрица преимущественно полосатая – избыточный рост одних и тех же микробов у всех (или большинства) обследованных. 

    Масс  спектрометрическое исследование 300 пациентов  подтверждают приведенные выше данные по видовому составу микрофлоры при  заболеваниях УГТ у мужчин. Новизна  подхода состоит в одновременном  количественном анализе ее изменений  в патологии в сравнении с  нормой и обнаружении ряда новых  микроорганизмов из числа некультивируемых. Выявлено, что при простатите существенно  увеличивается концентрация аэробных актиномицетов (Rhodococcus equi – рис…- и Streptomyces spp), анаэробов рода Eubacterium и  микроскопических грибов, продуцирующих  кампестерол и ситостерол. Специфичность статистических изменений легко проследить на матрице изменений микрофлоры половых органов мужчин (рис…), из которой видно, что десять микробов из числа 50 контролируемых почти в 100 % случаев (n=100) превышают уровень клинической значимости (ячейки выделены желтым цветом). Это Streptomyces, Fusobacterium/Haemophylus, Rhodococcus equi, Streptococcus, Enterobacteriaceae spp, Staphylococcus spp, Enterococcus, Eubacterium и микроскопические грибы. Остальные микробы более или менее часто сопутствуют этой основной группе, представляющей специфическую смешанную «инфекцию» при простатите. Инфекцию в кавычках, потому что все перечисленные виды микроорганизмов являются представителями автохтонной (или индигенной) – то есть присущей человеку микрофлоры. Увеличение их концентрации в месте обитания вероятно (но не обязательно) связано с их переходом в патогенное по отношению к хозяину состояние. Интересно обнаружение Rhodococcus equi (лошадиный розовый кокк – в переводе с латыни) – микроорганизма, изначально обнаруженного в лошадиных фекалиях. Кроме лошади, он широко распространен в почвах. Наверное, не удивительно, что он прижился и в человеке, вследствие его многовекового соседства с этим домашним и боевым животным. Есть основание предполагать существенную роль родококков в воспалении, поскольку они являются условно-патогенными внутриклеточными паразитами. И в этом свойстве можно усмотреть их аналогию гонококку.

    Несколько слов о матрице. Она представляет собой наглядное статистическое описание микробной этиологии воспалительного  процесса или дисбактериоза. Возможно, она дает информацию врачу о выборе универсальной схемы лечения, если нет под руками масс-спектрометра.

Микрофлора  кишечника и состояние  кожи 

Стрессовые  отклонения от режима рационального  питания детей все чаще приводят к нарушению обменных процессов  в кишечнике, которые вместе с  другими факторами способствуют возникновению атопического дерматита  или в экстремальной ситуации язвенного некротического энтероколита.   Последнее заболевание в своей этиологии связано с избыточным ростом в кишечнике клостридий перфрингенс, хеликобактера и особенно стрептомицетов, токсическое действие которых оправдывает его название.