Effects of metabolic activity of the intestinal microflora on the nutritional status of patients with combined bowel resection

Full Text

Резекция кишечника, особенно его илеоцекальной зо- ны, приводит к изменению взаимоотношений между тонко- и толстокишечной микробиотой, так как данная зо- на является «механизмом», предотвращающим обратное поступление толстокишечного содержимого в тонкую кишку. В результате развивается синдром избыточного бактериального роста (СИБР) в тонкой кишке, приводя- щий к избирательному повышению проницаемости мем- бран энтероцитов для воды, ионов хлора и натрия в про- свет кишки с одновременным торможением абсорбции ионов натрия (А.И.Парфенов, 2009), мальабсорбции жи- ров, желчных кислот (J.Nightingale, 2001; E.Qugley, R.Quera, 2006; А.И.Парфенов, 2009) [1, 2], развитию мальнутриции. Под сочетанной резекций кишечника в соответствии с из- вестной классификацией (цит. по: Л.Н.Костюченко, 2013) [3] мы понимаем тонко-толстокишечные оперативные вме-шательства. По данным разных авторов, СИБР при разных заболева- ниях, в том числе последствиях хирургических вмеша- тельств, развивается в 40-99% (А.И.Парфенов, И.Н.Ручкина, Г.А.Осипов и соавт., 2007; И.В.Маев, А.А.Самсонов, 2008) [4, 5]. Диагностировать данное состояние достаточно сложно. Клиническая картина ИБР на фоне последствий обширной резекции кишечника (диарея, вздутие живота, метеоризм, синдром мальабсорбции) сопровождается нарушением всасывания углеводов (за счет сочетания деградации угле- водов бактериями и потери дисахаридазной деятельности ворсинок, расположенных в поврежденной слизистой обо- лочке - СО энтероцитов). Несмотря на то что посев флоры остается «золотым стандартом» для верификации бактери- альной инфекции, для диагностики СИБР исследование культуры микроорганизмов не является «золотым стандар- том» (М.Д.Ардатская, 2009) [6]. Этот метод позволяет иден- тифицировать лишь 10-40% микроорганизмов от всего бактериального сообщества (P.Eckburg и соавт., 2005) [7], а в условиях ИБР себя не совсем оправдывает (М.Д.Ардатская, 2009) [6]. Развитие СИБР при разных нозологиях описано в ряде фундаментальных исследований (М.Ш.Хубутия, А.И.Салтанов; Т.С.Попова, 2014) [8], где подчеркивается роль развития данного синдрома в дискоординации нутри- ционного статуса больных. В то же время на фоне обшир- ной тонко-толстокишечной резекции, когда сочетаются два механизма развития СИБР (со стороны тонкой кишки за счет нарушения контроля роста эпителия СО и толстой кишки - за счет конкуренции микрофлоры за питательные вещества), вопрос о взаимосвязи микробиоты кишечника и нутриционного статуса (механизмов развития этого фено- мена) продолжает дискутироваться. Цель исследования - уточнить влияние метаболиче- ской активности микрофлоры кишечника на нутрицион- ный статус пациентов с последствиями сочетанной резек- ции кишечника. Материалы и методы В ГБУЗ «Московский клинический научно-практический центр» Департамента здравоохранения г. Москвы наблю- дались 20 пациентов (с 2004 по 2015 г.): 10 мужчин в воз- Рис. 1. Основные причины сочетанной резекции кишечника. Мезентериальный тромбоз Спаечная кишечная непроходимость Постлучевой энтерит с перфорацией Болезнь Крона кишечника Травма живота степень дизгидрии, биоимпедансная оценка состава тела волемические нарушения и кислотно-основное состояние степень выраженности электролитных нарушений дефициты количества циркулирующего белка (КЦБ) , количества циркулирующего гемоглобина (КЦГ), альбумина оценка трофологического статуса по антропометрическим пара- метрам потребности организма в пластическом и энергонесущих компо- нентах (лучше измерение с помощью метаболографов) определение состояния органов, лимитирующих возможность усвоения вводимых корригирующих сред, и метаболомный анализ (M.Engelen, 2000): степень кишечной недостаточности, в том числе оценка экоси- стемы кишечника (микробиоты); состояние белково-синтетической функции печени; несостоятельность поджелудочной железы и билиарной системы; выделительная функция почек; возможность сердечно-сосудистого русла; возможность иммунной системы, использование омического подхода; уточнение функционального резерва органов, лимитирующих усвоение нутриентов прогноз нутриционного риска, хирургических и метаболических осложнений Рис. 2. Тяжесть НН у пациентов с сочетанной резекцией кишечника. Рис. 3. Взаимосвязь степени НН и общего уровня КЦЖК. 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 5 10 15 20 25 30 Общий уровень КЦЖК, мг/г Примечание. r=-0,4 (отрицательная связь средней силы). расте 60,9±13,9 года и 10 женщин в возрасте 52,1±13,5 года, перенесших сочетанную резекцию кишечника (удалены сегмент тонкой кишки и правая половина толстой, в том числе илеоцекальный переход), срок после операции со- ставил от 1 мес до 2 лет. Основными причинами операций у наблюдавшихся больных были (рис. 1) мезентериальный тромбоз с некрозом кишечника (в 50% случаев), в мини- мальном количестве (5% наблюдений) - перфорация киш- ки на фоне постлучевого энтерита, остальные 45% пред- ставлены спаечной кишечной непроходимостью, бо- лезнью Крона, травмами живота (отрыв сосудов брыжей- ки, дуги Риолана после автотравмы). Активность микрофлоры кишечника оценивали по кон- центрации и профилю короткоцепочечных жирных кис- лот (КЦЖК) в копрофильтрате методом газожидкостного хроматографического анализа на хроматографе «Кри- сталл 2000 М». Для оценки нутриционного статуса исполь- зовали известные критерии алиментационно-волемиче- ского диагноза - АВД (табл. 1). Результаты и обсуждение При исследовании микробиоты выявлено, что вне зави- симости от объема резекции, сроков, прошедших с момен- та операций (табл. 2), у больных с последствиями сочетан- ной резекции кишечника проявляются два типа измене- ний в концентрации и спектре КЦЖК. При анализе концентрации и профиля КЦЖК в копро- фильтрате (см. табл. 2) оказалось, что тип А характеризо- вался повышенным содержанием всех КЦЖК, кроме уксус- ной кислоты (С2), который соответствовал нормальным значениям, общий уровень всех КЦЖК был достаточно вы- сок (достоверно выше, чем при типе С). Анаэробный ин- декс (АИ) был достоверно выше при типе А, чем при типе С. Пропионовая кислота (С3) достоверно выше при типе А по сравнению с типом С. Масляная кислота (С4) - наибо- лее важный метаболит для колоноцитов - достоверно сни- жена при типе С, в сравнении с типом А. Наблюдается до- стоверное снижение изомасляной (iC4) и изовалериано- вой (iC5), изокапроновой (iC6), капроновой кислот (С6) при типе С, в сравнении с типом А. Таким образом, тип А характеризуется незначительным превышением общего уровня КЦЖК в основном за счет всех КЦЖК (менее выражено за счет уксусной кислоты - С2), что объясняется СИБР с повышенной метаболической активностью условно-патогенной микрофлоры, данное состояние требует применения антибактериальных пре- паратов и наблюдается у 30,0% пациентов. Ситуация при типе С требует курсового приема эубиотиков (Бифидум- бактерин, Бифилиз, Биовестин, Лактобактерин, Ацилакт, Аципол, Колибактерин, Бификол, Бифиформ) с последую- щим контролем КЦЖК-копрофильтрата в сопоставлении с клиническими проявлениями. Таблица 2. Содержание КЦЖК в копрофильтрате у пациентов с разными последствиями сочетанной резекции кишки (M±m) Метаболиты Норма Тип А (n=6) Тип С (n=14) Общий уровень, мг/г 10,63 13,3±2,96 3,68±0,42* АИ 0,754 1,72±0,53 0,63±0,091** С2 5,8 5,8±1,7 2,2±0,25*** С3 1,47 2,6±1,2 0,7±0,12**** С4 1,77 2,7±0,8 0,29±0,05* iC4 0,24 0,35±0,09 0,08±0,02* iC5 0,41 0,55±0,12 0,14±0,03* C5 0,33 0,99±0,32 0,07±0,03* iC6 0,002 0,016±0,007 0,006±0,001***** C6 0,14 0,09±0,04 0,02±0,005******* *р=0,000; **р=0,008; ***р=0,005; ****р=0,025; *****р=0,046; *******р=0,016. Рис. 4. Схема патогенеза диареи при СИБР. При определении степени нутриционной недостаточно- сти (НН) по критериям известного АВД выявлено (рис. 2), что при сочетанных резекциях наиболее часто встречает- ся белково-энергетическая недостаточность средней сте- пени (см. рис. 2). При исследовании корреляций между типом изменений микрофлоры кишечника и степенью НН установлена от- рицательная связь средней силы (рис. 3). Изучив профиль и концентрацию КЦЖК в копрофильт- рате у 20 пациентов, установлено, что синдром повышен- ного бактериального обсеменения отмечается в 30,0%. В сочетании с соответствующей клинической картиной это можно принять как показание для назначения препа- ратов, оказывающих «санирующий эффект», подавление активности условно-патогенных микроорганизмов. В противном случае возможно усугубление диареи и синдрома мальабсорбции (рис. 4), при котором происхо- дит повышенное поступление бактерий, обусловленное, возможно, длительной антисекреторной терапией с изме- нением клиренса бактерий на фоне нарушения моторики, сдвигов в иммунной системе, развития белковой недоста- точности. Токсины, выделяемые условно-патогенными микробами, повреждают эпителий тонкой кишки, усили- вая нарушение всасывания и диарейный синдром, приводя к дефициту желчных кислот. Другой тип изменений профиля и концентрации КЦЖК - это дисбаланс в микробном сообществе, при котором все основные сахаролитические группы угнетены, а протеоли- тические виды избирательно активизируются. Данный тип изменений наблюдается при удалении илеоцекальной области. Механизм диарейного синдрома формируется при условии сниженной выработки общего количества КЦЖК (рис. 5). Помимо этого, учитывая известный факт о сопряжен- ности всасывания КЦЖК и воды кишечными эпителиоци- тами (В.Н.Бондаренко, 2007) [9], у пациентов с понижен- ным содержанием КЦЖК развитие диарейного синдрома связано с собственно нарушением метаболической актив- ности кишечной микрофлоры, подтверждаемым дисба- лансом в самом концентрационном профиле КЦЖК (про- является функциональная «слабость» кишечной микро- флоры). Механизм действия микробиоты в тонком и толстом кишечнике при этом может быть объяснен следующими фактами. Микрофлора тонкой кишки представлена в ос- новном грамположительными микроорганизмами (стрептококками, лактобациллами), плотно ассоциируе- мыми со слизистой оболочкой, и даже при профузной диарее не может вымываться, играя значительную роль в Рис. 5. Схема патогенеза диареи, не связанной с повышен- ным обсеменением тонкой кишки. контроле роста эпителия слизистой оболочки (А.И.Хав- кин, 2006; А.И.Парфенов, 2009; E.de Castro Furtado и соавт., 2013) [10, 11]. Микрофлора толстой кишки состоит из значительно большего вида микроорганизмов, при этом количество их на несколько порядков больше и составляет 1010-1012 КОЕ (колониеобразующие единицы), являясь тончайшей про- слойкой между тканями макроорганизма и внешней сре- дой, способствующей защите от патогенных бактерий и вирусов (P.Eckburg и соавт., 2005; А.И.Хавкин, 2006; М.Д.Ар- датская. и соавт., 2013) [7, 10, 12]; механизм этого явления заключается в конкуренции микрофлоры за питательные вещества и участки связывания, выработке ингибирующих рост патогенов субстанций. Эти механизмы в условиях со- четанной резекции кишечника приводят к снижению пи- тательного статуса. Таким образом, состояние кишечной микробиоты ока- зывает прямое воздействие на функциональную актив- ность СО кишечника, некоторые метаболиты, образую- щиеся в результате ее жизнедеятельности, могут влиять и системно на обменные процессы, иммунные реакции в ор- ганизме человека. Полученные данные позволили также определить, что в развитии СИБР в кишечнике главную роль в 30% случаев данного синдрома играют отсутствие баугиниевой заслонки, илеоцекальной зоны и правой по- ловины толстой кишки. Не следует забывать и о механизме диарейного синдрома, связанного с дефицитом КЦЖК, ко- торый наблюдается у большинства пациентов. Выводы Состояние кишечной микробиоты является одним из обязательных компонентов диагностики нутриционно-го статуса при сочетанных тонко-толстокишечных ре- зекциях. Изучение метаболической активности кишечной мик- робиоты в условиях измененной анатомии кишечника после его резекции помогает избегать необоснованного приема антимикробных и антибактериальный препара- тов и контролировать эффективность использования эубиотиков в лечении диарейного синдрома.

About the authors

L. N Kostyuchenko

Moscow Clinical Science-Research Center of the Department of Health of Moscow

Email: aprilbird2@yandex.ru
111123, Russian Federation, Moscow, sh. Entuziastov, d. 86

T. N Kuzmina

Moscow Clinical Science-Research Center of the Department of Health of Moscow

111123, Russian Federation, Moscow, sh. Entuziastov, d. 86

O. A Smirnova

Moscow Clinical Science-Research Center of the Department of Health of Moscow

111123, Russian Federation, Moscow, sh. Entuziastov, d. 86

S. Yu Silvestrova

Moscow Clinical Science-Research Center of the Department of Health of Moscow

111123, Russian Federation, Moscow, sh. Entuziastov, d. 86

References

Supplementary files