Питание микрофлоры и короткоцепочечные жирные кислоты.
Свои энергетические потребности микроорганизмы толстой кишки обеспечивают за счет
анаэробного субстратного фосфорилирования (синтеза богатых энергией фосфорных соединений за счёт энергии окислительно-восстановительных реакций гликолиза), ключевым метаболитом к-рого является пировиноградная кислота (ПВК). ПВК образуется из глюкозы через процесс гликолиза и далее, восстановление ПВК, дает образование от 1 до 4 молекул АТФ. Последний этап приведенных выше процессов обозначается как
брожение, которое может идти различными путями с образованием различных метаболитов.
Гомоферментативное молочное брожение характеризуется преимущественным образованием
молочной кислоты (до 90%) и характетрно для
лактобактерий и стрептококков толстой кишки.
Гетероферментативное молочное брожение при котором образуются и другие метаболиты (в т.ч.
уксусная кислота), присуще
бифидобактериям. Спиртовое брожение, ведущее к образованию
углекислого газа и этанола, является побочным метаболическим путем у некоторых представителей
Lactobacillus и Clostridium. Отдельные виды
энтеробактерий (E.coli) и клостридий получают энергию в результате
*муравьинокислого, *пропионового, *маслянокислого, *ацетонобутилового или *гомоацетатного видов брожения. Таким образом, в результате микробного метаболизма в толстой кишке образуются *
молочная кислота, *короткоцепочечные жирные кислоты, *углекислый газ, *водород, *вода. Углекислый газ в большой степени преобразуется в ацетат, водород всасывается и выводится через легкие, а органические кислоты утилизируются макроорганизмом, причем значение их для человека трудно переоценить.
Говоря о
жирных кислотах, наибольшее значение имеют
•
уксусная -ацетат (обозначается как С2, т.е. содержит 2 углеродных атома), •
пропионовая - пропионат (С3), •
масляная -бутират / изомасляная (С4), •
валериановая / изовалериановая (С5), •
капроновая / изокапроновая (С6).
Перечисленные жирные кислоты в медицинской литературе обозначаются как
короткоцепочечные, хотя, строго говоря, с биохимической точки зрения таковыми являются только три первых (т.е. С2-С4).
Нормальная микрофлора толстой кишки, перерабатывая непереваренные в тонкой кишке углеводы, производит перечисленные кислоты
с минимальным количеством их изоформ. В то же время
, при нарушении микробиоценоза и увеличении доли протеолитической микрофлоры указанные жирные кислоты начинают синтезироваться
из белков преимущественно
в виде изоформ, что отрицательным образом сказывается на состоянии толстой кишки, с одной стороны, и может быть диагностическим маркером, с другой. Концентрация короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК) в толстой кишке максимальная в проксимальных отделах ( у взрослого человека в среднем составляет 70-140 ммоль/л ), т.е. там где идет наиболее интенсивный их синтез, и снижается к дистальным отделам (20-70 ммоль/л ). Соотношение концентраций С2:С3:С4 в толстой кишке взрослого - примерно 57:21:22%. Остальные КЦЖК присутствуют в незначительных количествах.
КЦЖК, образованные в результате микробного метаболизма, имеют
важное значение как для толстой кишки, так и для макроорганизма в целом.
•
Синтез КЦЖК является важным фактором
колонизационной резистентности, обеспечивающим стабильность состава кишечной микрофлоры, одним, но не единственным, механизмом обеспечения которой является
поддержание оптимальных значений рН в просвете толстой кишки. Повышение концентрации КЦЖК сочетается со снижением осмотического давления в толстой кишке в связи с расщеплением полисахаридов .
•
Регуляция кишечного транзита органическими кислотами связана не только с изменением осмотического давления в результате их синтеза. В
проксимальных отделах толстой кишки КЦЖК
стимулируют рецепторы L-клеток, которые вырабатывают регуляторный
пептид PYY, который, в свою очередь,
замедляет моторику как толстой так и тонкой кишки. Ранее было установлено, что выработка PYY лежит в основе «илеоцекального тормоза», замедляющего кишечную моторику при попадании в толстую кишку недопереваренных жиров. В
дистальных отделах толстой кишки эффект КЦЖК противоположный. Они
стимулируют рецепторы Ecl-клеток, вырабатывающих
гистамин, который действуя на
5-HT4-рецепторы афферентных волокон блуждающего нерва инициирует
рефлекторное ускорение моторики .
•
Большая часть КЦЖК, образовавшихся в толстой кишке, всасывается. Обычно, с калом выводится не более 5% от их общего количества. Всасывание КЦЖК происходит
при участии активных транспортных систем колоноцитов и наиболее хорошо изучено в отношении
бутирата. Установлено, что бутират поступает в колоноцит
в обмен на гидрокарбонатные ионы. Часть всосавшегося бутирата поступает опять в просвет кишки в обмен на
ионы хлора, однако значительная часть его остается в колоноците и утилизируется им. Кроме того, всасывание бутирата тесно связано с
всасыванием натрия: блокирование всасывание бутирата блокирует всасывание натрия и наоборот. Это взаимодействие имеет особое значение, т.к. поступление натрия в колоноцит
определяет всасывание воды. Кроме того, КЦЖК определяют
всасывание кальция и магния. Таким образом, эффективность всасывания КЦЖК имеет значение не только для поддержания водно-электролитного равновесия и минерального обмена в организме, но также для регуляции моторики толстой кишки, проявляя свой
антидиарейный эффект.
• Наконец, важнейшей функцией микрофлоры в связи с метаболизмом пребиотиков в КЦЖК является
обеспечение колоноцита энергией, который для энергетических целей не менее чем на 70% потребляет бутират и значительно страдает при его недостатке. Показано, что КЦЖК являются регуляторами
апоптоза и обладают
антиканцерогенным эффектом, снижая пролиферацию клеток эпителия толстой кишки, но повышая ее их дифференцировку.
Поступившие в колоноцит
ацетат и пропионат в основном выводятся
в кровоток. При этом
на уровне толстой кишки они участвуют в регуляции ее кровотока, повышая ее и тем самым обладают антиишемическим эффектом. Печень задерживает примерно половину поступивших через колоноцит КЦЖК, а периферические ткани элиминируют еще одну четверть их. Большая часть ацетата и пропионата в тканях идет на синтез глюкозы и небольшая часть (не более 10%) на энергетические нужды .
В настоящее время проводятся успешные попытки установить
роль ЛЖК в развитии и прогрессировании патологии желудочно-кишечного тракта, а также оценить локальное и системное влияние низкомолекулярных метаболитов на организм человека. Механизмы данного воздействия остаются до конца невыясненными и, следовательно, малоприменимыми в клинической практике. В литературе имеются данные об использовании методов исследования состояния микрофлоры по изучению ее метаболитов. В последнее время широкое распространение получил
метод газохроматографического исследования летучих жирных кислот в различных биологических субстратах, имеющий большие перспективы в оценке локальных и системных проявлений микроэкологических нарушений, обладающий высокой разрешающей способностью, дешевой себестоимостью исследования, быстротой получения ответа и, возможно, способный стать тест-контролем эффективности проводимой терапии.
Цель исследования -
установить диагностическое и прогностическое значение летучих жирных кислот (ЛЖК) при различных заболеваниях ЖКТ.Исследования были выполнены у 202 больных с хроническими заболеваниями кишечника (СРК-Д, СРК-З, хронический колит различной этиологии: медикаментозный, радиационный, ишемический, постинфекционный и др.) , хроническими заболеваниями печени (хронический гепатит: вирусной В и С , алиментарной, смешанной этиологии, хронический гепатит в стадии цирроза печени: вирусной В и С, алиментарной, смешанной этиологии). а также на фоне проводимой патогенетической терапии вышеуказанных заболеваний. Контрольную группу составили 60 здоровых волонтеров. Методом газожидкостного хроматографического анализа были
определены летучие жирные кислоты в кале и сыворотке периферической крови у исследуемых групп больных и практически здоровых лиц.
Результаты работы показали, что *абсолютное и относительное содержание ЛЖК в различных биологических субстратах, *расчитанные анаэробные индексы, *отношение изомеров кислот к содержанию неразветвленных кислот, *коэффициенты доминирования высших кислот и их изомеров
отражают суть метаболических нарушений микробиоценоза на местном и системном уровнях, согласуются с клинико-лабораторными показателями тяжести патологического процесса при родственных заболеваниях. Изменение установленных параметров в процессе лечения позволяет рассматривать их в качестве критериев эффективности лечебной коррекции, обоснования возможного механизма лекарственного воздействия и тактики проводимой терапии.
Источники: Функциональные нарушения моторики желудочно-кишечного тракта и кишечная микрофлора - А.В. Малкоч, С.В. Бельмер, М.Д. Ардатская
Подробне о МЕТОДЕ: зарегистрируйтесь или войдите чтобы посмотреть ссылку