CC BY
100
№03/2011 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ
ОСОБЕННОСТИ ДИСБИОЗА КИШЕЧНИКА И ЭНДОТОКСЕМИИ ПОСЛЕ 5 ГЕМИКОЛЭКТОМИИ
о
0
1 Ли И.А., Дроздов В.Н., Сильвестрова С.Ю., Варванина Г.Г.
о
г ГУ Центральный научно-исследовательский институт гастроэнтерологии ДЗ г. Москвы
| Ли Ирина Алексеевна
” 111123, Москва, шоссе Энтузиастов, д. 86
| E-mail: [email protected]
РЕЗЮМЕ
Нормальная микрофлора кишечника имеет важное значение для поддержания на оптимальном уровне метаболических процессов, протекающих в организме человека, функционирования иммунной системы, а также для создания высокой колонизационной резистентности по отношению к патогенным микробам. По мере старения организма изменяется микробиоценоз кишечника, вследствие чего наблюдается увеличение общего числа микробов в кишечнике и глубокие изменения функциональных свойств микроорганизмов. В физиологических условиях основным резервуаром эндотоксина в человеческом организме является кишечник. Эндотоксины, проникая через слизистую оболочку кишечника, поступают сначала в местную (интестинальную), а затем и через воротную систему в печень, способны инициировать в ней различные повреждения, включая жировое перерождение ее паренхимы.
Цель исследования: на основании клинико-лабораторных исследований определить изменения микробиоценоза кишечника и уровня эндотоксемии у пожилых больных в отдаленный период после перенесенной операции — гемиколэктомии.
Результаты исследования. Метаболическая активность микрофлоры толстой кишки по данным концентраций короткоцепочечных жирных кислот в кале пожилых больных в отдаленные периоды после гемиколэктомии выявило в различной степени выраженное нарушение микробиоценоза толстой кишки. Нарушение микробиоценоза кишечника приводит к эндотоксемии, что оказывает токсическое действие на функцию печени, уровень эндотоксина и белок, связывающий эндотоксин был достоверно выше в группе больных, перенесших левостороннюю гемиколэктомию.
Ключевые слова: гемиколэктомия; микробиценоз кишечника; короткоцепочечные жирные кислоты; эндотоксемия.
SUMMARY
The normal intestinal microflora important for maintaining the optimum level of metabolic processes in the human body, the immune system, as well as to create a high colonization resistance against the pathogenic microbes. With aging, changes microbiocaenosis intestine, resulting in an increase in the total number of microbes in the gut and profound changes in the functional properties of microorganisms. Under physiological conditions, the main reservoir of endotoxin in the human body is the intestine. Endotoxins, penetrating through the intestinal mucosa, arrive first at the local (intestinal), and then through the portal system in the liver, are able to initiate it various lesions, including fatty degeneration of the parenchyma.
Objective: based on clinical and laboratory studies to determine changes in gut microbiota and the level of endotoxemia in elderly patients in the remote period after undergoing surgery — hemicolectomy.
Results of the study. Metabolic activity of microflora in the colon according to the concentrations of short chain fatty acids in the feces of elderly patients in distant periods after hemicolectomy revealed in various degrees of violation of the microbiota of the colon. Violation of gut microbiota leads to endotoxaemia, which has a toxic effect on liver function, level of endotoxin and protein that binds to endotoxin was significantly higher in patients who underwent left-sided hemicolectomy.
Keywords: hemicolectomy; microbiocenosis bowel, short chain fatty acids; endotoxemia.
Нормальная микрофлора кишечника имеет большое значение для поддержания на оптимальном уровне метаболических процессов, протекающих в организме человека, функционирования иммунной системы, а также для создания высокой колонизационной резистентности по отношению к патогенным микробам. У больных пожилого возраста дисбактериоз кишечника встречается чаще, чем в молодом возрасте [1], причем в большем количестве случаев выявляются тяжелые нарушения микробиоценоза (дисбактериоз 2-й, 3-й степени) [2]. В процессе старения в органах желудочно-кишечного тракта появляются морфологические и функциональные изменения: развиваются атрофические изменения эпителия, снижается количество слюны, секрета слизистой оболочки пищевода, снижается кислотность желудочного сока, нарушается желудочная и кишечная секреция и моторная функции этих органов. Длительный прием лекарств (антибиотиков, ацетилсодержащих, холинолитиков, транквилизаторов и др.), нарушения иммунного статуса, алиментарные нарушения (однообразное питание, исключение сокогонной пищи, употребление в пищу преимущественно углеводов или белков), хронические заболевания желудочно-кишечного тракта, психические и физические стрессы, гиподинамия и другие неблагоприятные факторы внешней среды также могут вызывать дисбактериозы у пожилых [3].
По мере старения организма изменяется микробиоценоз кишечника, вследствие чего наблюдаются увеличение общего числа микробов в кишечнике и глубокие изменения функциональных свойств микроорганизмов.
Коррекция микробиоценоза кишечника у пожилых больных является сложной задачей. Поэтому не прекращается и поиск новых методов восстановления микрофлоры кишечника.
Обладающий большим спектром биологических свойств, эндотоксин (Э) считается одним из наиболее активных из известных биологических соединений, являясь наружным компонентом клеточной стенки большинства грамотрицательных бактерий, представляет собой комплекс, состоящий из липополиса-харида (ЛПС), белковых и фосфолипидных форм [4].
В физиологических условиях основным резервуаром эндотоксина в человеческом организме является кишечник. Доказано наличие в просвете кишечника больших количеств ЛПС, который высвобождается при гибели грамотрицательных микроорганизмов и в процессе роста и размножения бактерий кишечника. В норме организм надежно защищен от его патологического воздействия целым рядом барьерных и обезвреживающих систем. При дисбалансе микробной экологии, вызванном увеличенной пролиферацией потенциально патогенных грамнегативных бактерий, значительно возрастает концентрация эндотоксинов в просвете кишечника. Эндотоксины, проникая через слизистую оболочку кишечника, поступают сначала в местную (интестинальную), а затем и через воротную систему в печень, способны инициировать в ней
различные повреждения, включая жировое перерождение ее паренхимы [5].
У лиц пожилого возраста наблюдается снижение желудочной секреции, уменьшение кислотности желудочного сока, снижение кровотока в кишечнике, более быстрое опорожнение желудка, снижение моторики кишечника, ослабление системы активного всасывания. Указывается на снижение с возрастом количества абсорбирующих клеток, что приводит к уменьшению поверхности всасывания. В данном случае лишь особенность микроэкологии желудочно-кишечного тракта (относительно небольшое содержание грамнегативной флоры в 12-перстной и тощей кишке) не приводит к активному поступлению эндотоксина в кровоток из этой зоны. В определенной мере всасывание Э тормозится наличием большого количества желчных кислот в полости тонкой кишки. Однако даже в физиологических условиях небольшие количества ЛПС проникают в портальный кровоток [6].
Отмечено влияние резекции левого или правого отделов толстой кишки на организм больного, так как толстая кишка активно участвует в обмене веществ благодаря своей максимальной всасывательной способности. В толстой кишке абсорбируются жирные кислоты, которые образуются в результате утилизации нормальной микрофлоры толстой кишки, и при удалении части толстой кишки возникают нарушения, связанные с развитием дисбиоза, а вследствие этого — нарушения обмена веществ [7].
Поэтому целью нашего исследования стало на основании клинико-лабораторных исследований определить изменения микробиоценоза кишечника и уровня эндотоксемии у пожилых больных в отдаленный период после перенесенной операции — гемиколэктомии.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Для изучения поставленной цели нами было обследовано 130 больных после перенесенной гемиколэк-томии в возрасте от 60 до 85 лет в период 2005-2009 гг.
Больные находились на стационарном лечении в отделении патологии кишечника ЦНИИ гастроэнтерологии. Среди наблюдаемых было 75 больных после операции правосторонней гемиколэктомии, из них 31 мужчина (41,3%) и 44 женщины (58,6%), средний возраст больных составил — 66,7 ± 12,4 года. У 55 больных была выполнена левосторонняя геми-колэктомия, их них 21 мужчина (38,2%) и 34 женщины (61,8%), средний возраст больных составил 71,2 ± 9,3 года (табл. 1).
В исследование включались больные, в прошлом перенесшие операцию гемиколэктомию по причине злокачественных опухолей, полипов, осложненной дивертикулярной болезни и болезни Крона различных отделов толстой кишки. В исследование
Б >
а
5 О
I- 2
О £ £
Щ а
Н £ X с Шт:
О
а
н
и
га
I.
Б
га
й
<и
т
X
5
<
1-Л
№03/2011 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БОЛЬНЫХ ПО ВОЗРАСТУ И ПОЛУ
Правосторонняя гемиколэктомия Левосторонняя гемиколэктомия
130 больных
Всего больных 75 57,6% 55 42,3%
Мужчин 31 41,3% 21 38,2%
Женщин 44 58,6% 34 61,8%
Средний возраст 66,7 ± 12,4 71,2 ± 9,3
О
Таблица 2
РЕЗУЛЬТАТЫ БИОХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА МИКРОФЛОРЫ КИШЕЧНИКА (ИССЛЕДОВАНИЕ ФЕКАЛИЙ), М ± т
Показатели Левосторонняя гемиколэктомия, n = 15 Правосторонняя гемиколэктомия, n = 29 Норма (мг I г)
Общий уровень микробных метаболитов 14,81 ± 1,07* 8,11 ± 0,5* 10,6 ± 0,6
Анаэробный индекс 0,88 ± 0,12 0,83 ± 0,08 0,75 ± 0,30
Уксусная (С2) 7,88 ± 0,36* 4,42 ± 0,17* 5,8 ± 0,41
Пропионовая (С3) 2,09 ± 0,10* 1,98 ± 0,11 1,77 ± 0,10
Масляная (С4) 1,86 ± 0,12 0,85 ± 0,03* 1,47 ± 0,12
Примечание: *— p < 0,05.
Таблица 3
БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАЛА (КАЧЕСТВЕННЫЙ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ ОСНОВНОЙ МИКРОФЛОРЫ ТОЛСТОЙ КИШКИ У БОЛЬНЫХ, ПЕРЕНЕСШИХ ГЕМИКОЛЭКТОМИЮ (КОЕ /1 г ФЕКАЛИЙ))
Микроорганизмы Норма (взрослые) Левосторонняя гемиколэктомия Правосторонняя гемиколэктомия
Бифидобактерии 109 -1010 < 107* < 109
Лактобактерии 107-108 < 105* < 107
Бактероиды 109 -1010
Стрептококки (сапрофитные) 106-107
Энтерококки 105 -107 < 6,8 • 108* < 2,6 • 108
Клостридии < 105 5,6 • 107* 0
E. coli типичные 107-108 3,7 • 109* 1,4 • 109
E. coli лактозонегативные < 105 4,2 • 106* 0
E. coli гемолитические 0 5,2 • 106* 0
Другие условнопатогенные энтеробактерии < 102 2,6 • 107* 1,9 • 103
Стафилококк золотистый 0
Стафилококки сапрофитный, эпидермальный < 104
Неферментирующие бактерии < 104
Грибы рода Candida, плесневые грибы < 103 2,1 • 106* 0
•о
Примечание: * — достоверность разницы p < 0,05.
не включались больные с метастатическими поражениями печени, а также рецидивами злокачественного роста. Больные на момент исследования не получали антибактериальных и химических препаратов, про- и пребиотики, не проводили курсы лучевой терапии, лишь только характер питания мог повлиять на состав микрофлоры толстой кишки.
Объем операции — правосторонней гемико-лэктомии ограничивался резекцией ободочной кишки с сохранением илеоцекального клапана и/ или с наложением илеотрансверзоанастомоза. При левосторонней гемиколэктомии объем операции ограничивался резекцией левой части толстой кишки с сохранением прямой кишки.
Всем больным проводилось обследование, включающее в себя общеклинические, лабораторноинструментальные методы исследования.
Для выявления степени выраженности дисбио-тических проявлений в ЦНИИ эпидемиологии проводилось бактериологическое исследование кала на дисбактериоз кишечника.
Определение короткоцепочечных жирных кислот (КЖК) в фекалиях проводили с помощью газожидкостного хроматографического анализа на хроматографе «Кристалл 2000 М» с плазменноионизационным детектором на кварцевой капиллярной колонке длиной 30 м, внутренним диаметром 0,25 мм, с неподвижной фазой типа FFAP, толщиной пленки 0,25 мкм. Исследование проводили в лаборатории лекарственного мониторинга и метаболизма ЦНИИ гастроэнтерологии (заведующий лабораторией к. х. н. А. В. Петраков).
Уровень эндотоксина и белок, связывающий эндотоксин (Human LBP) в крови, определялся иммуноферментным методом, коммерческим набором Hycult biotechnology b. v. на анализаторе фирмы ChemWell Awareness technology INK. Нормальные
значения эндотоксина соответствовали от 0,01 до 10 EU/ml и белка, связывающего эндотоксин (Human LBP), — от 4,4 до 50 ng/ml.
Статистическая обработка полученных результатов проводилась при помощи программы статистической обработки Statistica 6.0. Рассчитывались среднее значение, ошибка средней (квадратичное отклонение). Для анализа взаимосвязи полученных значений проводили корреляционный анализ. Для оценки достоверности разницы значений использовали критерий t, при малых выборках — критерий Манна — Уитни, для анализа непараметрических изменений использовали хи-квадрат, или критерий Фишера. Достоверными считали изменения при ошибке первого рода альфа менее 0,05 и чувствительности (ошибке второго рода) в более 80%.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Клиническая симптоматика у больных, перенесших операцию гемиколэктомию, характеризуется разнообразием жалоб в зависимости от локализации резекции толстой кишки. Чаще всего больные в обеих группах предъявляли жалобы на боль в животе, вздутие в животе, изменения в характере стула, реже — на симптомы диспепсии (тошноту, редко — рвоту и отрыжку воздухом и пищей). У больных после правосторонней гемиколэктомии боль в животе была умеренная, чаще локализовалась в области пупка, отмечалось незначительное вздутие живота. Стул у меньшей части больных был оформленный, без патологических примесей, а у некоторых больных отмечалось чередование поносов и запоров. У больных после левосторонней гемиколэктомии
Б >
а
So L 2 <£ о і
ft U а h £ X с
mt:
о
а
I-
U
га
L
Б
га
й
<и
т
S
X
S
<
Таблица 4
ОТНОСИТЕЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ОСНОВНЫХ МЕТАБОЛИТОВ МИКРОФЛОРЫ ТОЛСТОЙ КИШКИ В КАЛЕ БОЛЬНЫХ С РАЗЛИЧНЫМИ ТИПАМИ ГЕМИКОЛЭКТОМИИ
Показатели Левосторонняя гемиколэктомия, n = 15 Правосторонняя гемиколэктомия, n = 29 Норма (%)
Уксусная С2 (%) 65,9 ± 15,01 60,9 ± 13,2* 63,7 ± 2,4
Пропионовая С3 (%) 17,5 ± 9,8* 27,3 ± 7,4* 23,6 ± 1,1
Масляная С4 (%) 16,5 ± 4,7 11,83 ± 8,6* 12,8 ± 1,3
Примечание: * — p < 0,05. Таблица 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНДОТОКСИНА И БЕЛОК, СВЯЗЫВАЮЩИЙ ЭНДОТОКСИН В КРОВИ, У БОЛЬНЫХ, ПЕРЕНЕСШИХ ГЕМИКОЛЭКТОМИЮ
Маркеры Правосторонняя гемиколэктомия Левосторонняя гемиколэктомия Контрольная группа
Эндотоксин (EU/ml) 8,7 ± 0,95 13,4 ± 3,74* 6,3 ± 2,15
Белок, связывающий эндотоксин (Human, ng/ml) 3,6 ± 1,65 5,1 ± 3,12 2,4 ± 0,17
Примечание: * — достоверность разницы p < 0,05.
№03/2011 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ
боль в животе была приступообразного характера, локализовалась в левой половине живота, чаще отмечалось вздутие и урчание в животе. У больных чаще преобладала склонность к запорам, были более выражены симптомы диспепсии, такие как тошнота, горечь во рту и отрыжка воздухом.
Исследование метаболической активности микрофлоры толстой кишки по данным концентраций короткоцепочечных жирных кислот (КЖК) в кале больных в отдаленные периоды после гемиколэктомии показало, что у всех обследованных лиц имело место в различной степени выраженное нарушение микробиоценоза толстой кишки. Из всех обследуемых больных лишь у 25% больных общий уровень КЖК не отличался от нормы, а диапазон колебаний этого параметра во всей группе исследования находился в достаточно широких пределах: от 2,1 до 18,9 мг/г при норме 10,6. Кроме того, у 75% больных имелись нарушения в структуре КЖК, отражающие изменения в составе микрофлоры толстой кишки (табл. 2).
Анализ полученных результатов биохимического исследования кала показал, что у больных с различными вариантами гемиколэктомии отмечались разнонаправленные изменения в количестве и составе просветных КЖК. Как видно из табл. 2, у больных с левосторонней гемиколэктомией метаболическая активность микрофлоры толстой кишки почти на 40% превышала нормальные значения, тогда как у лиц с правосторонней гемиколэктомией отмечалось снижение метаболической активности бактериальной микрофлоры толстой кишки.
У больных разных групп исследования выявлены различия и в структуре метаболитов. Среди особенностей бактериального метаболизма у пациентов с правосторонней гемиколэктомией отмечалось снижение уровня масляной кислоты по сравнению с контролем (0,85 ± 0,03 уз. 1,47 ± 0,06, р < 0,001), а также отмечалось повышение концентрации про-пионовой кислоты независимо от локализации резекции толстой кишки в кале больных обеих групп исследования. Последнее обстоятельство может свидетельствовать о снижении функции печени у этих больных, поскольку метаболизм пропионата осуществляется в основном в гепатоцитах.
Одной из причин изменения уровня короткоцепочечных жирных кислот могут быть изменения характера бактериальной микрофлоры толстой кишки. По результатам бактериологического исследования
кала было установлено, что в группе с левосторонней гемиколэктомией отмечались более выраженные изменения качественного и количественного состава микробных популяции, чем в группе с правосторонней гемиколэктомией, это привело к изменению относительного содержания основных метаболитов микрофлоры толстой кишки в кале у больных с различными типами гемиколэктомии (табл. 3 и 4).
В нашем исследовании мы определяли уровень эндотоксина и белок, связывающий эндотоксин в крови (Human LBP), у больных, перенесших гемиколэкто-мию, и сравнили уровень эндотоксемии с группой практически здоровых людей. Выявлено, что уровень эндотоксина и белок, связывающий эндотоксин, были достоверно выше в группе больных, перенесших левостороннюю гемиколэктомию (табл. 5).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Клиническая симптоматика у больных, перенесших операцию гемиколэктомию, характеризуется разнообразием жалоб в зависимости от локализации резекции толстой кишки, чаще всего боль в животе, вздутие в животе, изменения в характере стула, симптомы диспепсии превалировали у больных после левосторонней гемиколэктомии.
Полученные данные позволяют сделать вывод, что метаболическая активность микрофлоры толстой кишки по данным концентраций короткоцепочечных жирных кислот в кале пожилых больных в отдаленные периоды после гемиколэктомии выявило в различной степени выраженное нарушение микробиоценоза толстой кишки.
Результаты бактериологического исследования кала на дисбактериоз кишечника показали, что в группе с левосторонней гемиколэктомией отмечались более выраженные изменения дисбиоза, чем в группе с правосторонней гемиколэктомией, и это привело к изменению относительного содержания основных метаболитов микрофлоры толстой кишки в кале у пожилых больных с различными типами гемиколэктомии.
Нарушение микробиоценоза кишечника приводит к эндотоксемии, что оказывает токсическое действие на функцию печени, уровень эндотоксина, и белок, связывающий эндотоксин, был достоверно выше в группе больных, перенесших левостороннюю гемиколэктомию.
со
ЛИТЕРАТУРА
1. Барановский А. Ю., Кондрашина Э.А. Дисбактериоз и дисбиоз кишечника. — СПб., 2000. — С. 224.
2. Лиходед В. Г., Каверина К. Г., Кочурко Л. И. и др. // Журн. микробиол. эпидемиол и иммунобиол. — 1999. — № 4. — С. 65-67.
3. Котельников Г П., Яковлев О. Г., Захарова Н. О. // Геронтология и гериатрия. — 1997. — С. 367-372.
4. Конев Ю. В. Системная эндотоксинемия и клиникопатогенетические особенности течения атеросклероза и ишемической болезни сердца в пожилом и старческом возрасте: дис. ... докт. мед. наук. — 1997.
5. Kim M., Onda M., Yoshimura S. et al. The experimental study of hepatocytotoxicity in endotoxemia. // J. Germfree Life Gnotobiol. — 1991. — Vol. 21, № 2.
6. Feurstain G., Hallenbeck I. M., Vanatta B. et al. Effect of gram-negative endotoxin on levels of serum corticosterone, TNF, circu lating blood cells and the survival of rats // Circulat. Shock. — 1990. — Vol. 30. — P. 265-278.
7. Каммингс Д. Х. Всасывание в ободочной кишке человека: значение короткоцепочечных жирных кислот // Полак Дж., Блума С. Р. Физиология и патфизиология желудочно-кишечного тракта/Пер. с англ.; под ред. Лебедева Н. Н. — М.: Медицина, 1989. — С. 452-465.
