Значение на микроорганизмите от нормалната микрофлора за човешкия организъм

Нормалната микрофлора при човека изпълнява важна физиологична роля за поддържане здравето на организма и е неизменна негова част. Фактът, че нормалната флора оказва съществено влияние върху благосъстоянието на макроорганизма, е доказан посредством изследване на стерилни животински модели (не съдържат микроорганизми). Подобни животни, известни като гнотобионти (животни свободни от микроорганизми), се израждат чрез цезарово сечение и се отглеждат в специални изолатори и стерилна среда. При тях е установена недоразвита имунна система, оскъдно количество на секреторни имуноглобулини по лигавичните обвивки, забавена чревна перисталтика, недоразвита собствена пластинка (lamina propria) на лигавицата на червата, намалена скорост на обновяване на чревните епителни клетки и пр.

Значението на микроорганизмите от нормалната микрофлора за човешкия организъм е доказано с редица специализирани проучвания. При едно такова проучване с животински модели е използван антибиотика стрептомицин, за да се намали популацията на бактериите от нормалната им чревна флора. След това опитните животни са заразявани със салмонелни бактерии (S. enteriditis, S. typhimurium), устойчиви на стрептомицин. При здрави животни, за да настъпи инфекциозно заболяване с този бактерии, са необходими около 10⁶ микроорганизма, но при третирани със стрептомицин животни, чиято флора е редуцирана, са били необходими по-малко от 10 салмонели за развитието му. Допълнителни изследвани върху значението на чревната микрофлората показват, че ферментационните продукти - оцетна и маслена киселина, продуцирани от нормалната флора, инхибират растежа на салмонелите в стомашно-чревния тракт.

Положителни въздействия на нормалната микрофлора

Една от основните характеристики на коменсалните микроорганизми е участието им в естествената резистентност (устойчивост) на макроорганизма срещу причинителите на инфекциозни заболявания. Тази им роял се реализира по следните механизми:

1. Резидентната флора възпрепятства колонизацията на патогенни (болестотворни) микроорганизми и се конкурира с тях за хранителни вещества. Колонизацията на патогените се предотвратява посредством конкуриране за адхезия към специфични рецептори на лигавичния епител. При невъзможност за прикрепване към съответния рецептор болестотворните микроби се отмиват и изхвърлят от организма.

2. Образуване и секреция на бактериостатични и бактерицидни вещества от нормалните микробни обитатели, които потискат и унищожават други микроорганизми. По този начин съществува баланс между коменсалите и се потиска размножаването на патогенни агенти. Подобни антимикробни вещества са бактериоцините и колицините. Известно е, че S. salivarius потиска растежа на пикогенните стрептококи от група А посредством подобни субстанции.

3. Представителите на нормалната чревна флора, както и тези на горните дихателни пътища и устната кухина, подпомагат развитието на имунната система и допринасят за ефективността на имунния отговор. Както беше посочено по-горе, изследвания при животни свободни от микроорганизми (гнотобионт) потвърждават изключително важната роля на коменсалите за развитие на имунитета. При тях имунната система, асоциирана с лигавичните обвивки на тялото, е недоразвита до такава степен, че при поставяне на подобно животно в естествена среда то загива от различни инфекции, включително от такива с бактерии от нормалната флора.

Имунният отговор бива модулиран от множеството специфични антигени на естествените микроорганизмите, при което се инициира синтезата на голямо разнообразие от антитела, реагиращи кръстосано с антигени на патогенни и опортюнистични причинители. По подобен начин се осъществява естествената резистентност срещу патогенни ентеробактерии, H. influenzae тип b или N. meningitidis. В клетъчните обвивки на микробите от нормалната флора се съдържат редица субстанции, които има имуномодулиращ ефект и стимулират хуморалния и клетъчния имунен отговор. Подобни субстанции при Грам-отрицателните бактерии са липополизахаридния ендотоксин, липопротеините, порините и други пептид, при Грам-положителните бактерии - пептидогликана и неговите дериват и липотейхоевите киселини, а при дрождите - полиглюканите. На тези факти се основава използването в съвремието на имуностимулатори, съдържащи цели бактериални клетки, техни лизати или изолирани микробни продукти. Те намират приложение при хора с имунодефицитни състояния или хронични заболявания, при които има голям риск от развитие на сериозни инфекции.

4. Значението на микроорганизмите от нормалната микрофлора за човешкия организъм се определя и от производство на ензими и промяна на физикохимичната характеристика на средата, в която обитават. В резултат на жизнената им дейност в определени области от човешкото тяло pH на средата се понижава и това играе роля на защитен механизъм. По този начин лактобацилите на Дьодерлайн във влагалището и бифидобактериите в чревния тракт на кърмачето потискат развитието на болестотворните ентеробактерии и др. Друг аспект на жизнената дейност на коменсалните микроби е синтезата на множество ензими, които преобразуват ендогенни и екзогенни субстанции в различни метаболити. В някои случай тези ензими допринасят за осъществяването на редица физиологични процеси в макроорганизма, а в други да имат негативен ефект. Ензими на бактерии от нормалната флора осъществяват дезаминиране на аминокиселини, хидролизират жлъчните киселини до свободни жлъчни киселини, метаболизират билирубина до уробилиноген (реабсорбира се в крайните отдели на тънкото черво и в последствие се извежда от организма с урината и жлъчката), участват в метаболизма на някои лекарства (салицилазосулфопиридин).

5. Стимулиране растежа на лигавичния епител и синтеза на витамини. Под влияние на нормалната флора в червата се наблюдава ускорено съзряване на чревния епител и повишена активност на вътреклетъчните им ензимни системи. Характерна особеност на естествените обитатели на лигавиците е участието им в синтезата на витамини, особено на тези от група B.

Негативни въздействия на нормалната микрофлора върху човешкия организъм

Независимо от редицата положителни въздействия, които оказват коменсалните организми върху човешкото здраве, при дадени условия те могат проявят и болестотворен характер. При определени обстоятелства резидентните микроорганизми могат да се размножат прекомерно, инвазират тъканите и станат причина за развитие на инфекция. Това може да се реализира по следния начин:

• възникване на инфекциозен процес при попадането им в нормално стерилни тъкани и органи на маркоорганизма - възходяща уроинфекция от чревни ентеробактерии, перфорация на черво и попадане на чревни бактерии в перитонеума (перитонит), при кожни наранявания, изваждане на зъби;
• опортюнистични инфекции при хора с имунодефицитни състояние - СПИН, имуносупресивна терапия, химиотерапия по повод на злокачествено заболяване;
• промяна в количествения и качествени състав на естествената микрофлора при ятрогенна (вследствие на лечение) дисбактериоза, повишаване на стомашното и вагинално pH.

Значението на микроорганизмите от нормалната микрофлора за човешкия организъм в негативен аспект се определя и от ензимната активност на някои бактериални видове. Така например при индивиди с лактазен недоимък бактериалните глюкозидази разграждат лактозата (млечна захар) или жлъчни метаболити до киселина и газ, което причинява раздуване на червата от газове (метеоризъм) с флатуленция и диария поради осмотично задържане на вода и подкиселяване на средата. Ензимната активност на бактериите в устната кухина е една от причините за поява на зъбен кариес.

Проучвана е и ролята на чревната микрофлора като етиологичен фактор в развитието на злокачествените процеси в дебелото черво. Бактерии като E. coli, Eubacterium, Bacteroides и Peptostreptococcus синтезират и секретират и секретират ензима β-глюкуронидаза, която хидролизира жлъчните глюкурониди, попаднали в червата до канцерогенните субстанции агликони. С подобен ефект са и бактериалните β-глюкозидаза, β-глактозидаза и нитроредуктаза. Азоредуктазите на бактериите са ензими, които метаболизират азобоите, използвани в хранителната промишленост, при което се получават ароматни амини с изразени канцерогенни свойства. Това се отнася и за бактериалните нитроредуктазии, които редуцират нитратите от храните (използвате се като консерванти най-често на месо) до нитрити. Последните реагират в киселата среда на стомашното съдържимо и образуват нитрозамини, които имат изразен канцерогенен потенциал. При прием на храни, богати на животински мазнини и белтъци и бедни на влакнини, се увеличават стероидите и дериватите на жлъчните киселини, които подлежат на метаболизиране от бактериалните ензими на чревната флора до канцерогени. При лица, чиято диета е предимно от по-горе посочените храни, по често се развива рак на дебелото черво.

Ензимната активност на някои бактериални видове от нормалната чревна флора може да модифицира приетите през устата медикаменти. Много антибиотици приети по този начин се инактивират от микробната флора, а Eubacterium lentum при някои индивиди може да редуцира дигоксина до дихидродигоксин, което да е причина за намаляване ефективността на медикамента.