CC BY
32
УДК 616.34-008.87:574(471.344)
ОСОБЕННОСТИ КОЛОНИЗАЦИОННОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ МИКРОФЛОРЫ КИШЕЧНИКА В РАЗЛИЧНЫХ ЭКОЛОГО-БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ПОСТОЯННОГО ПРОЖИВАНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ ЧУВАШСКОЙ РЕСПУБЛИКИ
В.Л. Сусликов, Н.В. Толмачева, Н.Б. Ефейкина, кафедра профилактической медицины, кафедра микробиологии ФГОУ ВПО «Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова», г. Чебоксары
Сусликов Викентий Леонидович - 428015 г. Чебоксары, Московский проспект, 15.
Раб. тел.: (8352) 45-26-63, e-mail: [email protected]
В ходе проведенного эколого-биогеохимического (Э-Б) зонирования на территории Чувашской Республики установлена зона Э-Б бедствия. Здесь у большинства обследованных обнаруживался дисбактериоз третьей и четвертой степеней с выраженной колонизационной резистентностью условно-патогенной и гемолитической стафилококковой микрофлоры на фоне увеличения количества кишечной палочки со сниженной ферментативной активностью. Учитывая Э-Б условия этой зоны, установлен специфический характер влияния аномально-нерегулируемых уровней и соотношений микроэлементов на колонизационную резистентность микрофлоры кишечника обследованных. Ключевые слова: колонизационная резистентность, эколого-биогеохимические зоны, микрофлора
кишечника, микроэлементы.
During the carried out ecologo-biogeochemical (E-B) zoning on the territory of Chuvash republic the zone of E-B disaster has been determined. Here the majority of examined residents have been found to develop disbacteriosis of III and IV degrees with the marked colonizational resistance (CR) of relatively pathogenic and hemolytic staphylococcus microflora on the background of intestinal globuli amounts' increase with decreased fermentative activity. Taking into account E-B conditions of the zone, the specific character of anomaly-nonregulated levels' influence and trace elements' correlation on the CR intestinal microflora of examined persons has been established.
Key words: colonizational resistance, ecologo-biogeochemical zones, Intestinal microflora, trace elements.
Выработка стратегии экологического подхода к проблемам первичной профилактики заболеваемости, смертности и инвалидизации населения ставит в ряд важнейших задач необходимость изучения закономерностей формирования колонизационной резистентности (КР) организма в различных эколого-биогеохимических условиях постоянного проживания. В моно-графииВ.К.Ильина,А.И.ВоложинаиПВ.Виха«Колонизационная резистентность организма в измененных условиях обитания» [1] не нашли отражения данные об эколого-биогеохимических зонах постоянного проживания населения. В соответствии с учениями академиков В.И. Вернадского, А.П. Авцына и их многочисленных учеников территория бывшего СССР, районированная таксонами биосферы, весьма разнообразна по уровням содержания, соотношения макро- и микроэлементов (ато-мовитов) в биогеохимической пищевой цепи и закономерностям проявления биологических реакций живых организмов. В.В. Ковальским и С.В. Летуновой были систематизированы закономерности адаптации водных и почвенных микроорганизмов в различных биогеохимических субрегионах и провинциях и представлены в трудах биогеохимической лаборатории ГЕОХИ РАН в виде нового научного направления «Геохимическая экология микроорганизмов» [2]. Развивая идеи своих учителей, нам удалось выполнить работы по эколого-биогеохимическому зонированию территории Чувашской Республики (ЧР), в ходе которых определялись не только почвенные и водные микробиоценозы, но и КР микрофлоры кишечника коренных, практически здоровых жителей (КПЗЖ).
Материалы и методы. Эколого-биогеохимическое зонирование (Э-Б) территории ЧР осуществлялось нами по зада-
нию ГЕОХИ РАН при финансовой поддержке гранта РГНФ № 00-06-00153а [3]. В соответствии с материалами зонирования на территории республики очерчены границы четырех Э-Б зон: 1) оптимума; 2) риска; 3) кризиса; 4) бедствия. Каждая зона имеет свои специфические особенности в эколого-биогеохимических характеристиках и типичные закономерности проявления иммунологических, гормональных, биохимических реакций в организмах КПЗЖ. Для оценки микробиологических показателей толстого кишечника использовались критерии четырех степеней дисбактериоза по И.Н. Блохиной [4]. Суммарная величина нормы логарифма КОЕ/г. испражнений рассчитывалась с использованием данных И.Н. Лизько с соавторами [5]: бифидумбактерии - 8,5 1д КОЕ/г; лактобактерии - 6,9 1д КОЕ/г; бактериоиды - 8,7 1д КОЕ/г. Исследования содержимого толстого кишечника у КПЗЖ и у экспериментальных животных по всем отделам толстого кишечника (слепая, восходящая, поперечно-ободочная, нисходящая, сигмовидная, прямая) осуществляли в соответствии с методическими указаниями, утвержденными МЗ РФ [6], а полостная и пристеночная микрофлора исследовалась в соответствии с рациональным предложением. Для обследования отбирались КПЗЖ (80 чел.) в возрасте от 25 до 49 лет в каждой Э-Б зоне (20 чел.) по выборочной совокупности «копия-пара» по возрасту, полу, профессии, национальности, индексу Кетле, отношению к алкоголю, курению и поваренной соли. При отборе проб для микробиологических исследований производился забор проб крови из локтевой вены в количестве 10,0 мл и проб волос для количественного определения макро- и микроэлементов, которые исследовались на атомно-абсорбционном спектрометре
РАЗДЕЛ III
«Квант.Z.ЭТА». Обследование с забором проб осуществлялось в период зимних (январь, февраль) экспедиций.
Результаты и их обсуждение. Данные об удельном весе обследованных КПЗЖ с нормальными показателями и определенными степенями выраженности дисбактериозов в различных Э-Б зонах проживания приведены в таблице 1.
таблица 1.
Норма колонизационной резистентности и степени выраженности дисбактериозов у практически здоровых мужчин и женщин в различных эколого-биогеохимических зонах постоянного проживания (11д КОЕ/г.фекалий)
Норма и дисбактериоз Обследованные по полу 80 человек Эколого-биогеохимические зоны Чувашии
Оптимум (n) M±m Риск (n) M±m Кризис (n) M±m Бедствие (n) M±m
Норма Мужчины (8) 8,03±0,1 0 - - - -
Женщины (9) 8,12±0,2 (1) 7,9±0,09 - - - -
I степень Мужчины (2) 7,2±0,1 (6) 6,6±0,07 (4) 6,1±0,5 - -
Женщины (1) 7,6±0,09 (5) 6,1±0,1 (4) 5,9±0,3 - -
II степень Мужчины - - (3) 5,2±0,3 (4) 4,9±0,2 (3) 4,7±0,3
Женщины - - (3) 4,9±0,09 (3) 4,7±0,1 (1) 4,4
III степень Мужчины - - (1) 3,1 (2) 3,0±0,7 (5) 3,1±0,09
Женщины - - (1) 3,0 (2) 2,9±0,5 (6) 3,2±0,07
IV степень Мужчины - - - - (1) 2,0 (2) 1,7±0,7
Женщины - - - - - - (3) 1,3±0,5
Как видно из данных таблицы 1, самый высокий удельный вес (85%) обследованных коренных практически здоровых мужчин и женщин с нормальными показателями КР были выявлены в пределах зоны Э-Б оптимума. В соответствии с материалами Э-Б зонирования территории Чувашии [3] здесь не регистрируются какие-либо атомовитозы, микро-элементозы и эндемические заболевания в силу оптимальных уровней и сбалансированного соотношения макро- и микроэлементов (атомовитов) в пищевой биогеохимиче-ской цепи. Прямо противоположные результаты были получены среди обследованных КПЗЖ, постоянно проживающих в зоне Э-Б бедствия. Здесь у большинства обследованных (80%) КПЗЖ обнаруживался дисбактериоз третьей и четвертой степеней с выраженной КР условно-патогенной и гемолитической стафилококковой микрофлорой на фоне увеличения количества кишечной палочки со сниженной ферментативной активностью. Учитывая эколого-биогеохимические условия этой зоны, связанные с геохимическими аномалиями и разломами земной коры, мы констатировали специфи-
ческии характер влияния аномально-нерегулируемых уровней и соотношений атомовитов на КР микрофлоры кишечника обследованных.
Для подтверждения выдвинутой нами гипотезы были проведены 2 серии опытов на лабораторных животных (нелинейные крысы). Первая серия экспериментов была проведена на 30 белых крысах-самцах с массой 210,5±5,5 г., продолжительностью 9 мес. Животные были разделены на 2 группы по 15 особей в каждой. Питьевой режим животных был организован так, что он полностью моделировал натурные условия водоснабжения сравниваемых обследованных КПЗЖ из зоны оптимума (контроль) и зоны бедствия (опытная). Кормление и содержание животных было стандартным для обеих групп в соответствии с рекомендациями МЗ РФ. Контрольная группа животных получала питьевую воду, регулярно доставляемую из колодца с. Янтиково Янтиковского района Чувашии, а опытная группа - из колодца с. Кудеиха Порецкого района Чувашии.
Вторая серия экспериментов продолжительностью 13 месяцев была проведена на 30 нелинейных крысах-самцах с исходной массой 148,0±7,0 г. Для животных был организован такой режим кормления и водоснабжения, который полностью моделировал естественные условия питания и водоснабжения обследованных нами КПЗЖ из сравниваемых Э-Б зон Чувашии.
Материалы первой серии экспериментов показали, что у опытной группы животных через 5 и 9 месяцев произошли глубокие изменения в качественном и количественном составах аутомикрофлоры слепой кишки и толстого кишечника, заключающиеся в достоверном снижении (р<0,05) количества E. Coli с нормальной ферментативной активностью, достоверном увеличении (р<0,01) Proteus mirabilis, Staphilococcus epidermidis. Следует обратить внимание на то, что к 9-му месяцу эксперимента у опытной группы животных начали обнаруживаться такие виды микроорганизмов, которые отсутствовали ранее, т. е. в фоновых и пятимесячных показателях. У контрольной группы животных не произошли заметные изменения в видовом составе и в количественном их содержании.
Во второй серии экспериментального моделирования в опытной группе животных были установлены определенные закономерности КР пристеночной и полостной аутомикрофлоры кишечника, которые заключались в отсутствии кишечной палочки с нормальной ферментативной активностью бифидобактерий, лактобактерий и бактериоидов во всех отделах толстого кишечника и присутствии в них патогенных микроорганизмов в виде гемолитических стафилококков (рис. 1, 2).
Наименьшее количество пристеночных бифидобактерий наблюдалось в нисходящем отделе кишечника опытной группы животных, у которых полностью отсутствовали пристеночные бифидобактерии в сигмовидном и прямом отделах кишечника (рис. 3, 4).
Рис. 1. Содержание микроорганизмов (полостная микрофлора), опыт, КОЕ 102.
о ю
ю
40- к &
35- ш 3 о
30- -0-
25- £ &
20- о ш о ¥ О X о ш
15- £ I 1 1
10- ш ю *8
5 си X ш ш а> ш аз и
0 ^^ —
Рис. 2. Содержание микроорганизмов (пристеночная микрофлора), опыт, КОЕ 102.
30
25
20
15
10
5
Рис. 3.
Содержание бифидобактерий (полостная микрофлора), КОЕ 109.
Рис. 4. Содержание бифидобактерий (пристеночная микрофлора), КОЕ 109.
ТАБлицА 2.
М/Э слепая М±m, мг/кг Восходящая ободочная М±m, мг/кг Поперечная ободочная М±m, мг/кг Нисходящая М±m, мг/кг сигмовидная М±m, мг/кг Прямая М±m, мг/кг
Cd 0,013±0,0004 0,007±0,0002 0,0065±0,0005 0,005±0,0001 0,003±0,0001 0,009±0,0002
0,016±0,0110 0,005±0,0016 0,0068±0,001 0,003±0,0005 0,002±0010 0,006±0,001
Co 0,047±0,031 0,054±0,007 0,056±0,002 0,078±0,001 0,076±0,038 0,042±0,020
0,066±0,016 0,059±0,006 0,072±0,013 0,035±0,017 0,049±0,018 0,037±0,022
Cu 2,71±0,37 5,02±0,07 15,28±2,1 3,62±0,15 2,67±0,48 3,78±0,52
2,41±0,23 4,077±0,46 7,27±3,83** 2,47±0,60 2,50±0,29 13,74±3,19*
Mo 0,149±0,037 0,069±0,007 0,046±0,009 0,061±0,009 0,028±0,015 0,052±0,005
0,101±0,14 0,056±0,008 0,014±0,009* 0,028±0,002* 0,024±0,005 0,034±0,02*
Zn 21,35±1,99 46,28±2,64 61,33±11,40 89,30±5,77 24,04±0,85** 29,71±9,99 106,65±34,57
21,94±0,43 24,43±2,01** 17,92±3,71** 22,61±1,19 32,99±1,19**
Si 128,83±4,88 52,14±0,71 69,74±16,87 20,73±1,96 51,50±4,28 90,28±2,35
174,56±6,54* 53,80±0,11* 41,81±11,01* 17,67±3,38 19,40±0,11** 24,17±1,60**
Se 0,290±0,018 0,330±0,046 0,50±0,03 0,309±0,071 0,197±0,056 0,231±0,010
0,249±0,022 0,59±0,118* 0,49±0,05 0,203±0,102* 0,229±0,064* 0,192±0,011*
Mn 6,90±0,70 1,73±0,28 2,60±0,91** 2,46±0,64 1,07±0,15 0,99±0,039 0,57±0,018
6,92±0,75 1,46±0,14** 2,37±0,90** 1,27±0,22* 0,67±0,22
Ca 398,54±24,51 774,05±93,45 545,36±22,3 193,91±57,62 198,32±20,2 339,59±38,12
239,26±22,13* 696,19±95,48 584,66±76,21 686,95±41,21* 84,59±25,9** 288,85±24,7*
Mg 458,03±82,87 208,49±29,68 350,02±10,25 221,92±2,40 188,81±3,77* 162,21±10,75 112,4±3,57* 180,84±15,72
170,23±13,8** 227,42±35,22 292,87±66,04 164,05±59,30
Pb 0,129±0,104 0,261±0,014 0,248 ±0,022 0,315±0,083 0,273±0,034 0,186±0,079
0,013±0,001** 0,069±0,026** 0,020±0,007** 0,044±0,004** 0,026±0,002** 0,061±0,002**
As 0,076±0,002 0,116±0,001 0,112±0,049 0,041±0,005 0,058±0,007 0,108±0,027
0,071±0,015 0,144±0,012 0,091±0,034 0,086±0,001** 0,087±0,02** 0,105±0,027
Cr 0,082±0,005 0,061±0,006 0,248±0,22 0,299±0,078 0,267±0,039 0,251±0,038
0,057±0,001* 0,236±0,18** 0,114±0,038** 0,291±0,091 0,293±0,07 0,247±0,137
РАЗДЕЛ III
Изучение М-микрофлоры (мукоидной) показало практически полное отсутствие лактобактрий во всех отделах кишечника опытной группы крыс. П-микрофлора (полостная), содержащая лактобактерии в небольшом количестве, обнаруживалась в слепом, поперечном и нисходящем отделах кишечника опытной группы животных. Во всех отделах толстого кишечника контрольной группы животных П-микрофлора и М-микрофлора, содержащая лактобактерии, обнаруживалась постоянно и в достаточном количестве (КОЕ 106) с незначительным снижением полостной флоры в сигмовидном отделе и мукоидной флоры - в восходящем, прямом и сигмовидном отделах (рис. 5, 6).
10
Рис. 5.
Содержание лактобактерий (полостная микрофлора), КОЕ 106.
Рис. 6.
Содержание лактобактерий (пристеночная микрофлора), КОЕ 106.
Исследование показало, что в кишечнике опытной группы животных обнаружены патогенные микроорганизмы в виде гемолитических форм стафилококков. Наибольшее их содержание наблюдается в поперечном отделе кишечника, причем как в полостной, так и в мукоидной микрофлоре. В опытной группе животных стафилококки обнаруживались и в М-микрофлоре сигмовидного отдела толстого кишечника.
Определение содержания микроэлементов в различных отделах кишечника в связи с КР позволяет нам предположить с большой долей вероятности непосредственное участие микрофлоры в их реабсорбции. Среднее содержание микроэлементов в тканях различных отделов толстого кишечника
контрольной и опытной группы экспериментальных животных
представлено в таблице 2.
Данные, полученные в ходе исследования микроэле-
ментного состава тканей толстого кишечника, свидетельствуют о нарушении микроэлементного гомеостаза в организме опытной группы животных. Так, в тканях слепой кишки, в сравнении с показателями в контрольной группы, достоверно ниже содержание кальция, магния (р<0,05) и свинца (р<0,01). В восходящем отделе кишечника достоверно выше концентрация селена и мышьяка, а снижена меди и цинка (р<0,05). В тканях поперечного отдела кишечника зафиксировано снижение молибдена, цинка (р<0,05) и мышьяка (р<0,01). В нисходящем отделе наблюдаются более низкие концентрации кобальта, молибдена, свинца (р<0,05), а также цинка (р<0,01) по сравнению с контрольной группой, вместе с тем здесь достоверно выше концентрация кальция и мышьяка (р<0,01). Анализ показателей элементного состава сигмовидного и прямого отделов кишечника позволяет судить о резком снижении концентрации ряда микроэлементов: кремния, кальция, свинца, кобальта, молибдена, цинка, селена. В сигмовидном отделе кишечника опытной группы крыс, по сравнению с контрольной, ниже концентрация кремния в 2,6 раза, концентрация кальция - в 2,5 раза, свинца - в 10,5 раза. В тканях прямой кишки опытной группы содержание кремния достоверно ниже в 3,7 раза (р<0,01), молибдена - в 1,5 раза, ниже концентрация цинка и селена (р<0,05), однако в этом отделе кишечника в 3,6 раза достоверно выше содержание меди (р<0,05). Полученные данные позволяют сделать предположение, с одной стороны, о существовании определенной зональности участков различных отделов толстого кишечника в выполнении функций реабсорбции атомовитов, что частично подтверждается данными, полученными у хирургических больных с резекцией участков кишечника [6], а с другой - о сложных процессах регуляции микроэлементного (атомовитного) гомеостаза в организме человека в связи с постоянным проживанием в аномальных эколого-биогеохимических условиях.
Сопоставив материалы исследований, проведенных среди ПЗКЖ и экспериментальных животных, необходимо отметить наличие аналогичных связей полученных результатов. Нормальные показатели КР микрофлоры кишечника были выявлены в пределах зоны Э-Б оптимума как у ПЗКЖ, так и у животных, находящихся на водно-пищевом рационе этой зоны.
Прямо противоположные результаты были получены среди обследованных зоны Э-Б бедствия. Здесь у большинства обследованных (80%) КПЗЖ обнаруживался дисбактериоз третьей и четвертой степеней с выраженной КР условнопатогенной и гемолитической стафилококковой микрофлоры на фоне увеличения количества кишечной палочки со сниженной ферментативной активностью. Аналогичные результаты были получены нами и у экспериментальных животных,
находившихся на кормах этой зоны. Учитывая эколого-биогеохимические условия зоны Э-Б бедствия, связанные с геохимическими аномалиями и разломами земной коры, мы констатировали специфический характер влияния аномальнонерегулируемых уровней и соотношений атомовитов на КР микрофлоры кишечника обследованных. Данная проблема требует дальнейшего изучения. ЕЭ
ЛИТЕРАТУРА
1. 1. Ильин В.К., Воложин А.И., Виха Г.В. Колонизационная резистентность организма в измененных условиях обитания. М.: Наука, 2005. 276 с.
Г
2. Ковальскии В.В., Летунова С.В. Геохимическая экология микроорганизмов. М.: Наука, 1978. 247 с.
3. Сусликов В.Л. Эколого-биогеохимическое зонирование - методологическая основа для оценки среды обитания и здоровья населения. Чебоксары: изд-во ЧувГУ, 2001. 46 с.
4. Блохина И.Н., Дорофейчик В.Г. Дисбактериозы. Л.: Медицина, 1979. 247 с.
5. Лизько Н.Н., Маркова Т.И., Шилов В.М. Исследование состава микрофлоры фекалий у здоровых людей методом часовых стекол. Эпидемиология, клиника, профилактика и лечение острых и хронических кишечных инфекций. Сб. научных работ ВНИИЭМ. М., 1975. Т. 15. С. 98-100.
6. Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроэлемен-тозы человека. М., 1991. 496 с.
РАЗДЕЛ III
