Метаболическая активность кишечной микрофлоры у новорожденных детей при различном способе родоразрешения
Сотрудники «Казанского государственного медицинского университета», «Российского национального медицинского университета им. Н.И. Пирогова» и «Клиники медицинского университета», провели исследование посвященное метаболической активности кишечной микрофлоры у новорожденных детей при различных способах родоразрешения. Полученные данные подтверждают наличие процесса внутриутробной транслокации микробов от матери к ребенку и свидетельствуют о важности микрофлоры будущей матери в процессе формирования кишечной микробиоты ребенка.
Кишечная микробиота человека в настоящее время является предметом пристального изучения ученых всего мира в связи с тем, что обеспечивает биохимическое, метаболическое, иммунологическое равновесие и колонизационную резистентность к инфекционным возбудителям, необходимые для поддержания гомеостаза человеческого организма. Формирование микробиоты ребенка – мультифакторный процесс, который зависит от гестационного возраста, способа родоразрешения, типа вскармливания, антибактериальной терапии, санитарно-гигиенических условий окружающей среды и других факторов.
Во всех странах отмечается значительный рост частоты родоразрешения путем кесарева сечения, достигающей 60–70% в отдельных странах; в Российской Федерации этот показатель составляет 18–28%. Имеются данные о неблагоприятном влиянии кесарева сечения на процесс развития кишечной микрофлоры и иммунной системы у детей, что ассоциируется с более высокой частотой возникновения у них некоторых заболеваний (атопический дерматит, диарея, целиакия и др.). Кишечная микробиота детей, рожденных путем кесарева сечения, характеризуется низким содержанием бактероидов, бифидобактерий и лактобактерий и преобладанием микробов рода Clostridium, а также микробов кожи Staphylococcus spp., Corynebacterium spp. и Propionibacterium spp.
В настоящее время недостаточно изучен вопрос об особенностях микробной колонизации в неонатальном периоде у детей после оперативного родоразрешения. Классический бактериологический метод исследования фекалий по современным представлениям недостаточно информативен для оценки состояния кишечной микробиоты, поскольку дает неполное представление о видовом составе микробов и не позволяет судить о функциональном состоянии кишечной микрофлоры. В клинической практике и научных исследованиях широко используется метод газожидкостной хроматографии, основанный на определении метаболической активности кишечной микрофлоры по спектру и уровню короткоцепочечных жирных кислот, обнаруживаемых в фекалиях. В норме под действием анаэробной микрофлоры кишечника в процессе ферментации углеводов образуются различные короткоцепочечные жирные кислоты: уксусная (С2), пропионовая (С3), масляная (С4), изомасляная (iC4), валериановая (С5), изовалериановая (iC5), капроновая (С6), изокапроновая (iC6). Короткоцепочечные жирные кислоты имеют важнейшее значение для жизнедеятельности человеческого организма, поскольку стимулируют пролиферацию кишечного эпителия, поддерживают жизнедеятельность нормальной микрофлоры, обладают антибактериальной, антиканцерогенной, противовирусной и иммуномодулирующей активностью, а также участвуют в поддержании электролитного баланса. При различных патологических состояниях желудочно-кишечного тракта, применении антибиотиков состав и метаболизм кишечной микрофлоры изменяется. В настоящее время изучена метаболическая активность кишечной микрофлоры у здоровых детей, у детей с функциональными нарушениями желудочно-кишечного тракта, а также при гастроэнтерологических заболеваниях и кишечных инфекциях различной этиологии.
Характеристика детей и методы исследования
Когортное проспективное исследование проводилось на базе отделения новорожденных роддома им. В.С. Груздева ГАУЗ «Клиника медицинского университета», клинико-диагностической лаборатории «Ситилаб» (г. Казань). Обследованы 40 новорожденных детей. В исследование были включены здоровые доношенные дети (срок гестации 37–40 нед) с массой тела при рождении не менее 2900 г и оценкой по шкале Апгар 7–10 баллов. Основную группу составили 20 детей, рожденные путем кесарева сечения, которое проводилось с целью профилактики несостоятельности рубца на матке после предыдущих оперативных родов, а также при ягодичном предлежании плода. В контрольную группу вошли 20 детей, рожденных путем вагинальных родов. Группы были сопоставимы по характеру течения антенатального и перинатального периодов и состоянию здоровья матерей и новорожденных детей. Все дети при рождении были клинически здоровы и выписаны из родильного дома на 4–5-е сутки жизни. Дети, рожденные вагинальным путем, приложены к груди в родильном зале, рожденные путем кесарева сечения – в конце 1-х суток жизни.
Бактериологическое исследование мекония проводили в соответствии с Отраслевым стандартом «Протокол ведения больных. Дисбактериоз кишечника». Количественное содержание выделенных микроорганизмов выражали в виде десятичного логарифма (lg КОЕ/г).
Определение спектра короткоцепочечных жирных кислот в меконии проводили методом газожидкостной хроматографии. Изучали абсолютное содержание короткоцепочечных кислот с изомерами: уксусной, пропионовой, изомасляной, масляной, изовалериановой, валериановой, изокапроновой и капроновой кислот, а также отношение суммы изокислот к сумме соответствующих неразветвленных жирных кислот и анаэробный индекс.
Статистический анализ полученных данных проводили с помощью программы Statistica 10, табличного редактора Microsoft Excel 2007. Вероятность ошибки при отклонении нулевой гипотезы (p) считали равной менее 0,05.
Результаты
При бактериологическом исследовании мекония рост микрофлоры не выявлен у 30 (75%*) детей. У 10 (25%) детей в меконии обнаружены бифидобактерии (у 4 в количестве 105 КОЕ/г, у 6 – в количестве 1010 КОЕ/г). Бифидофлора выявлена у 4 (20%) детей, рожденных вагинальным путем, и у 6 (30%) детей, рожденных путем кесарева сечения.
У всех новорожденных детей, независимо от способа родоразрешения, в меконии установлена метаболическая активность различных представителей кишечной микрофлоры, однако степень активности была существенно ниже аналогичных показателей микробиоты здоровых грудных детей. Абсолютное и относительное содержание короткоцепочечных жирных кислот в меконии у детей обеих групп достоверно не различалось. В обеих группах выявлена низкая концентрация всех короткоцепочечных кислот, причем наиболее низким было содержание уксусной кислоты. В общем спектре короткоцепочечных кислот была повышена доля пропионовой, масляной и изокислот. Индекс изокислот был повышенным в обеих группах в равной степени. Анаэробный индекс также в равной степени смещен в сторону отрицательных значений (–0,36).
Обсуждение
Желудочно-кишечный тракт содержит разнообразное и сложное микробное сообщество, которое играет ключевую роль в здоровье человека. В последние годы выявлено, что метаболиты кишечных микроорганизмов существенно влияют на физиологию и патологию хозяина. Колонизация кишечника микробами в раннем возрасте имеет решающее значение для развивающейся иммунной системы новорожденных, метаболической функции и потенциально будущего здоровья. Ранее считалось, что развитие плода происходит в «стерильной» среде и микробная колонизация ребенка начинается во время родов при его прохождении через родовые пути матери. Данные представления существенно изменились в последнее десятилетие с внедрением молекулярно-генетических методов исследования микрофлоры человека. Бактерии различных родов обнаружены в плаценте, околоплодных водах, пуповинной крови и меконии новорожденных. Выявлено существенное влияние срока родов, способа родоразрешения, характера вскармливания, антибактериальной терапии на процесс микробной колонизации новорожденных детей.
Известно, что в толстой кишке при ферментации полисахаридов (неперевариваемых пищевых волокон и эндогенных субстратов) под воздействием анаэробных бактерий образуются короткоцепочечные жирные кислоты. Основным источником исходных субстратов сахаролитического брожения и протеолиза служат гликопротеиды слизи, гликокаликс, отмершие клетки эпителия и «остаточные» белки. Определение содержания различных короткоцепочечных жирных кислот в фекалиях дает наиболее полное представление о составе микрофлоры кишечника, что невыполнимо при использовании классического бактериологического анализа. Каждая короткоцепочечная кислота образуется в процессе ферментации полисахаридов бактериями определенного вида, что позволяет судить о наличии и функциональной активности конкретных представителей кишечной микрофлоры. Короткоцепочечные кислоты представляют собой насыщенные жирные кислоты с прямой цепью, состоящие из атомов углерода. В кишечном тракте человека преобладают ацетат (уксусная кислота), пропионат (пропионовая кислота) и бутират (масляная кислота). Метаболиты кишечной микрофлоры участвуют в поддержании электролитного баланса в просвете кишечника, оказывают влияние на энергетический метаболизм, секрецию гормонов и служат своеобразными иммуномодуляторами. Одна из функций кислот также заключается в стимуляции жизнедеятельности нормальной микрофлоры. При различных состояниях желудочно-кишечного тракта метаболизм, всасывание и соотношение разных видов короткоцепочечных жирных кислот меняются.
В данной работе у новорожденных детей в меконии обнаружен весь спектр короткоцепочечных жирных кислот, однако абсолютное содержание их было очень низким по сравнению с таковым у детей старше 1 мес жизни. Спектр, концентрация и относительное содержание короткоцепочечных кислот в меконии не зависели от способа родоразрешения. В обеих группах наиболее низким (по сравнению с таковым у детей грудного возраста) было содержание уксусной кис- лоты. Известно, что уксусная кислота представляет собой метаболит облигатной микрофлоры и низкие показатели ее абсолютного или относительного содержания свидетельствует о малой численности бифидо и лактобактерий. В меконии новорожденных детей независимо от способа родоразрешения в общем спектре короткоцепочечных кислот была повышена доля пропионовой и масляной кислот, что свидетельствует об активности условно-патогенной флоры и строгих анаэробов (бактероидов, эубактерий, фузо- бактерий, копрококков и др.), которые продуцируют данные кислоты.
Известно, что сумма изокислот служит признаком активности протеолитической микрофлоры (E. coli, фекальные стрептококки), использующей в качестве питательного субстрата продукты белкового метаболизма. Повышение уровня изокислот свидетельствует о повышении протеолитической активности факультативных и остаточных аэробных и анаэробных микроорганизмов. Индекс изокислот отражает соотношение протеолитической и сахаролитической активности анаэробной микрофлоры. Данный показатель был повышен в обеих сравниваемых группах (в основной – 0,793; в контрольной – 0,605; р>0,05). Полученные изменения указывают на преобладании протеолитической микрофлоры в меконии новорожденных.
Анаэробный индекс микрофлоры мекония в обеих группах был резко смещен в сторону отрицательных значений (–0,36±0,16). Известно, что данный показатель характеризует численное отношение строгих анаэробов к аэробам, а также к факультативно-анаэробным популяция. Анаэробный индекс принимает отрицательные значения в случае преобладания в структуре микробиоценоза анаэробных популяций.
Заключение
Результаты анализа методом газожидкостной хроматографии и бактериологического исследования свидетельствуют о наличии и функциональной активности микробиоты мекония, что подтверждает гипотезу о внутриутробном этапе микробной колонизации плода. Микробиота мекония независимо от способа родоразрешения характеризуется доминированием анаэробных популяций микробов и высокой долей протеолитической и условно-патогенной флоры. Дети, рожденные здоровыми женщинами путем кесарева сечения и вагинальным путем, имеют равный «внутриутробный микроэкологический старт», что служит важным доказательством роли микробиоты будущей матери в процессе формирования кишечной микробиоты ребенка. Неблагоприятные тенденции в процессе постнатального формирования кишечной микробиоты у детей, рожденных путем кесарева сечения, несомненно, связаны с отсутствием экспозиции вагинальной и кишечной микрофлоры матери в родах, а также антибактериальной терапией и более длительным пребыванием матери и ребенка в родильном доме. Разработка алгоритма назначения антибиотиков женщинам после операции кесарева сечения, раннее прикладывание к груди и назначение пробиотиков после рождения, может существенно улучшить характер микробной колонизации детей, рожденных путем кесарева сечения.
Николаева И.В., Шайхиева Г.С., Анохин В.А., Царегородцев А.Д., Шарафутдинов И.Х.
Российский вестник перинатологии и педиатрии, 2019; 64:(2)
Метки: научные исследования
15.01.2021