Возраст-ассоциированный микробиом: от рождения до старческого возраста.

В работе описаны функции микрофлоры человека, ее классификация в зависимости от места и времени локализации и возрастные изменения в течении жизни.Защита проходила на кафедре университета.Оценка-5. ...

Глава 1. Современное представление о микробиоценозах человека...............5
1.1. Общие представления о микробиоме и его функциях............................5
1.1.1. Микробиом кожи...............................................................................5
1.1.2. Микробиом слизистой верхних дыхательных путей....................7
1.1.3. Микробиом урогенитального тракта женщин................................8
1.1.4. Микробиом желудочно-кишечного тракта....................................10
1.2. Краткая характеристика отдельных представителей нормофлоры.....14
1.2.1. Облигатная микрофлора .................................................................15
1.2.2. Факультативная, условно – патогенная микрофлора...................21
Глава 2. Возраст-ассоциированный микробиом : от рождения до старческого возраста..................................................................................................................24
2.1. Изменение микробиома кожи в течении жизни......................................24
2.1. 1.Разнообразие микробиома кожи в раннем возрасте...................24
2.1.2. Микробиом кожи взрослого человека............................................25
2.2. Возрастные изменения микробиома урогенитального тракта женщин...................................................................................................................27
2.3. Возрастные изменения микробиома желудочно-кишечного тракта...36
2.3.1. Возрастные изменения микробиома верхнего отдела желудочно- кишечного тракта..................................................................................................36
2.3.2. Возрастные изменения микробиома нижнего отдела желудочно-кишечного тракта..................................................................................................39
Заключение.............................................................................................................45
Выводы...................................................................................................................46
Список используемой литературы.......................................................................47

С современных позиций микробиом человека рассматривают как совокупность микробиоценозов различных частей тела. Микробиом включает в себя более 500 видов микроорганизмов, которые формируют качественный и количественный состав экониш организма человека.
Микробиом сложился эволюционным путем как результат взаимного действия множества факторов, связанных с взаимодействием внешней среды и состоянием макроорганизма, а также в зависимости от взаимоотношений разных видов микробов, входящих в микробиоценоз.
Собственно, целью данной работы является детальное изучение микробиома человека, а так же изменение качественного и количественного состава микробиома в течении жизни.
Для достижения поставленной цели сформированы следующие задачи:
1) Изучить микробиом отдельных экониш организма;
2) Изу чить возрастные изменения микробиома в различных эконишах организма;
3) Изучить факторы, влияющие на становление и формирование микробиома от рождения до старческого возраста;
4) Изучить отдельных представителей нормофлоры.
В настоящее время микробиом человека рассматривают как самостоятельный орган со своей специфической локализацией, функциями и заболеваниями (дисбиозами).
Одна из главных функций в ряду тонких механизмов противоинфекционной защиты принадлежит нормальной микрофлоре тела человека, формирование которой начинается сразу после рождения. С другой стороны, одной антагонистической функцией роль нормальной микрофлоры не исчерпывается. Представленная множеством видов бактерий, заселяющих открытые для взаимодействия с внешней средой части тела, микрофлора выполняет также и другие физиологические функции, например, метаболические и иммуномодуляторные, становясь, таким образом, неотъемлемой частью организма-хозяина.
Нарушение целостности качественного и количественного состава аутохтонной микрофлоры, в норме находящейся в позитивных симбиотических отношениях с макроорганизмом, приводит к опасным последствиям для здоровья человека в целом и прямо влияет на качество и продолжительность его жизни.
Таким образом, важность и многообразие функций, которые присущи микрофлоре тела человека с одной стороны, и возможные негативные последствия для здоровья человека в случае нарушений ее целостности с другой стороны определяют актуальность изучения этой проблемы.

Лактобациллы выделяют вещества антибактериальной природы – бактериоцины, которые обладают бактериостатическим действием против условно-патогенных микроорганизмов ; • лактобациллы обладают липотейхоевой кислотой, которая обеспечивает их высокую адгезивную способность к поверхности эпителиальных клеток. Прикрепляясь к эпителиоцитам, лактобациллы покрывают стенки влагалища сплошным слоем и препятствуют адгезии к рецепторам эпителиоцитов других микробов, обеспечивая тем самым феномен колонизационной резистентности. Причем эндогенные штаммы лактобактерий имеют селективные преимущества адгезивных свойств как перед условно-патогенными бактериями, так и перед экзогенными лактобациллами. Адгезивная способность большинства лактобацилл изменяется под воздействием половых гормонов. Существуют и такие лактобациллы, адгезивная способность которых не изменяется под влиянием гормонов, а адгезивность L. Fermentum T-14 всегда повышается под воздействием всех гормонов. • мурамилпептид клеточной мембраны лактобактерий способствует образованию секреторного иммуноглобулина А и лизоцима, активации макрофагов и накоплению фагоцитов то есть палочки Додерлейна повышают местный иммунитет, взаимодействуя с организмом хозяина [10]. Энтеробактерии - аэробные представители нормальной микрофлоры кишечника человека. Типичные представители - грамотрицитальные, неспорообразующие, подвижные бактерии. В кишечнике содержатся в количестве 106 - 108 КОЕ/г фекальной массы, что составляет менее 0,01% от общего числа нормофлоры. Основные функции эшерихий в организме: • способствуют гидролизу лактозы; • участвуют в продукции витаминов (К и группы В); • вырабатывают колицины – антибиотикоподобные вещества, тормозящие рост энтеропатогенных кишечных палочек; • стимулируют антителообразование и оказываеют мощное иммуномодулирующее действие; • способствуют активизации систем гуморального и местного иммунитета. Энтеропатогенные штаммы E. coli. Наряду с полезными свойствами многие штаммы эшерихий обладают патогенными свойствами. В этой связи наибольший интерес представляют энтеротоксигенные кишечные палочки (ЭТКП), энтерогеморрагические (ЭГКП), энтероинвазивные (ЭИКП) и ограниченно инвазивные кишечные палочки. Процент энтеропатогенных штаммов E. сoli в испражнениях здорового человека составляет от 9,1 до 32,4% от общего их числа . Наиболее патогенными являются энтероинвазивные кишечные палочки, размноже-ние которых в кишечном эпителии протекает с выраженными цитоплазматическими изменениями, образованием язв с резко выраженным воспалением. Многие госпитальные штаммы энтеропатогенных кишечных палочек обладают резистентностью к антибиотикам. Попадая в результате транслокации в несвойственные им экологические ниши, E. сoli могут вызывать различные парентеральные заболевания (отиты, риниты, бронхиты, пневмонии, урогенитальные воспалительные процессы, быть причиной септицемий ). Бактероиды – облигатно-анаэробные грамотрицательные палочки, не образующие спор. Содержатся в толстом кишечнике в количестве 107 – 1011КОЕ/г. Обитают как в просвете, так и на слизистой оболочки кишки. Функции бактероидов до конца не выясненены, однако известно, что они: • находясь в ассоциативной связи со слизистой оболочкой кишечника, вступают в конфликт с фагоцитами, что позволяет впоследствии лимфоцитам воспринимать антигенное раздражение; • принимают участие в пищеварении, расщепляют желчные кислоты, участвуют в процессах липидного обмена.Многие представители рода Bacteroides обладают патогенными свойствами и при нарушении аэробно-анаэробного баланса или попадании в другие локусы могут вызывать эндогенные инфекции, септицемии, абдоминальные абцессы, абцессы брюшной полости, легких и мозга, воспалительные заболевания тазовой области и т.д. Существенную роль бактероиды играют в образовании некоторых канцерогенов.Энтерококки - аэробные представители нормальной микрофлоры человека. Заселяют кишечник новорожденного с первых дней жизни и в небольшом количестве (105 – 106 КОЕ/г) сопровождают человека всю его жизнь .При смене экологической ниши энтерококки способны вызывать ряд заболеваний. Они встречаются при септических процессах, инфекциях брюшной полости, менингитах, отитах, циститах и др. воспалительных процессах урогенитального тракта.Пропионовокислые микроорганизмы – анаэробные бактерии, которые наряду с бифидо- и лактобактериями составляют группу нормальных кислотообразователей. Пропионобактерии реализуют свои антагонистические свойства посредством закисления среды. Известно, что некоторые из них проявляют патогенные свойства: P. аcnes является возбудителем инфицированной угревой сыпи у подростков.Пептострептококки - неферментирующие грамположительные анаэробные стрептококки. В микрофлоре здоровых взрослых людей достигают уровня 109 КОЕ/г фекалий. В процессе жизнедеятельности образуют водород, который в кишечнике превращается в перекись водорода; участвуют в протеолизе молочных белков, ферментации углеводов. При смене экологических ниш пептострептококки становятся причиной воспалительных процессов в ротовой полости (кариес, гингвиниты, пародонтозы), при гинекологических заболеваниях, абсцессах при оперативных вмешательствах . Фузобактерии, эубактерии, катенобактерии – представители анаэробной микрофлоры толстой кишки. Их значение в микробиоценозе изучено недостаточно. Все проявляют патогенные свойства при нарушении микробиоценоза кишечника и попадании в другие биотопы [9].1.2.3.Факультативная, условно – патогенная микрофлораУсловно-патогенные энтеробактерии (цитробактер, энтеробактер, протей, клебсиелла, серрация, гафния, неферментирующие грамотрицательные палочки: псевдомонады, ацинетобактеры) являются близкими родственниками кишечной палочки и представляют собой аэробные грамотрицательные палочки, не образующие спор. При определенных ситуациях, связанных с нарушениями в облигатной флоре, могут реализовать свои патогенные свойства с развитием диарейных и других синдромов.Бациллы. Могут быть представлены аэробными (Bacillus) и анаэробными (Clostridium) видами. Наибольший интерес представляют С. difficile, содержащиеся в кишечнике в количестве не более 103 КОЕ/г. Клостридии расщепляют белки с образованием скатола и индола. В маленькой концентрации эти токсичные метаболиты стимулируют перистальтику кишечника, являясь одним из звеньев регуляции кишечных функций. При значительном увеличении количества бацилл в кишечнике или в случае их размножения в несвойственных для них нишах в организме могут развиваться гнойно-септические заболевания различной локализации. Дрожжи и дрожжеподобные грибы. В норме содержание дрожжеподобных грибов не должно превышать 104 КОЕ/г фекалий. Однако в конкретных случаях обнаружение дрожжеподобных грибов у больных группы риска (малолетние дети, люди со сниженной иммунной резистентностью) даже в небольшой концентрации должно сопровождаться клиническим обследованием с целью исключения кандидозов любой локализации. Грибы рода Candida способны вызывать как локальное усиление бродильных процессов в кишечнике, так и различные кандидозы (молочница, стоматит, вульвовагинит, уретрит и т.д. вплоть до кандидозного сепсиса). В патологии иммунодефицитных состояний большое значение имеют криптококки. Плесневые грибы не должны встречаться в кишечнике. Наличие же некоторых из них, например, аспергиллов, связывают с аллергизацией организма. В целом повышенный рост грибов связывают с нарушением в иммунологическом аспекте, поэтому в случае высева грибов или значительного количества дрожжеподобных грибов у больного необходимо проводить исследование и коррекцию иммунитета .Стафилококки – встречаются в кишечнике человека с первых дней жизни в концентрации 103 – 104 КОЕ/г. Это - аэробные грамположительные кокки. Чаще всего определяется непатогенный вид Staphylococcus еpidermidis. Патогенные виды стрептококков вызывают формирование патологических процессов при снижении резистентности макроорганизма. Эти микроорганизмы могут быть причиной воспалительных заболеваний, септических процессов, пищевых отравлений. Развитие стафилококковых инфекций возможно и в случае передачи их от здоровых носителей людям с иммунодефицитом [10]. Глава 2. Возраст-ассоциированный микробиом : от рождения до старческого возраста 2.1.Изменение микробиома кожи в течении жизни2.1.1.Разнообразие микробиома кожи в раннем возрастеПри физиологически протекающей беременности у здоровой женщины плод стерилен. Во время родов, при заглатывании околоплодных вод происходит поступление микрофлоры родовых путей матери и колонизация вагинальной флоры на коже, в дыхательной и пищеварительной системах ребенка . Своевременное и правильное формирование микробиоценоза во многом определяет состояние здоровья новорожденного и влияет на его развитие. Формирование микроэкологии новорожденного определяется условиями пребывания в родильном доме, использования отдельных препаратов, характером вскармливания и т.д. Отмечаются нарушения колонизации и взаимообмена микроорганизмами между матерью и плодом, связанные с практикой родоразрешения (кесарево сечение), проблемы перинатального периода (патология течения беременности, недоношенность, пребывание ребенка в ПИТе и т.д.), в результате которых ребенок может получить большую часть микробов не от матери, а из окружающей среды.Новорожденный получает от матери первую микрофлору, состав которой потом изменится под влиянием множества факторов. Именно микрофлора кожи и кишечника "запускает" функционирование иммунной системы новорожденного.Микробиом кожи новорожденных детей на протяжении 24   часов после рождения сильно колеблется. Микробиом детей, рожденных естественным путем более близок к микробиому влагалища матери, а детей, рожденных путем кесарева сечения близок к микробиому кожи матери. Микробиомом кожи новорожденного достаточно динамичен и первоначальные различия (в первые 24  часов с момента рождения), вытекающие из пути появления на свет, исчезают в течение первого месяца жизни. Хотя микробная колонизация кожи начинается сразу после рождения , но полностью формируется в течение первого года. Самый высокий уровень колонизации у различных видов Staphyloccocus в подмышечных впадинах новорожденных и высокий уровень колонизации коринеформных бактерии, а так же колонизация Staphylococcus epidermidis наблюдается на лице. Staphylococcus epidermidis и HYPERLINK "http://humbio.ru/humbio/infect_har/0000f47b.htm" Corynebacterium ssp. составляют примерно 90% от микробиома кожи новорожденных. E.coli и Proteus составляют приближительно10%. Но с меньшей степенью колонизации  иногда встречаются S.haemolyticus, S.faecalis, S.aureus.Так же выявлена большая распространенность патогенной микрофлоры среди недоношенных по сравнению с доношенными детьми, что расценивается как результат контаминации госпитальной микрофлорой при проведении интенсивной терапии. При этом степень колонизации была достоверно более низкая при соблюдении принципов поддержки грудного вскармливания [10].2.1.2.Микробиом кожи взрослого человекаВследствие постоянного контакта с внешней средой кожа чаще всего становится местом обитания транзиторных микроорганизмов. Тем не менее, имеется стабильная и хорошо изученная постоянная микрофлора, состав которой различен в разных анатомических зонах в зависимости от содержания кислорода в окружающей бактерии среде (аэробы – анаэробы) и близости к слизистым оболочкам (рот, нос, перианальная область), особенностей секреции, и даже одежды человека [12].Особенно обильно заселены микроорганизмами те области кожных покровов, которые защищены от действия света и высыхания:   • подмышечные впадины,    • межпальцевые промежутки,    • паховые складки,    • промежность.Микрофлора кожи в основном представлена грамположительными микроорганизмами.Наиболее часто встречаются:Кожный стафилококк(Staphylococcus epidermidis) – на долю которого может приходиться около 90% всех аэробов кожиЗолотистый стафилококк (Staphylococcus aureus) – в норме на слизистой носа и коже промежности (у больных атопическим дерматитом – высевается с кожи в 80-100% случаев)Streptococcus mitisМикрококки (Micrococcusluteus)– кожа головы, ног, рукКоринеформные бактерии (дифтероиды). Липофильные – в подмышечных впадинах. Нелипофильные – на лишенных волосяного покрова участках кожи.Propionibacterium acnes– анаэробная коринобактерия, вовлеченная в процесс развития угревой болезниPropionibacterium avidum - иногда встречается в очагах акне, типичный предсавитель подмышечных впадинCorynebacterium tuberculostearicumГрамотрицательные микроорганизмы:EnterobacterKlebsiellaEscherichia coliProteus spp.Видовой состав микроорганизмов на нашей коже весьма вариабелен, только четыре вида бактерий присутствует у всех и всегда - Propionibacterium acnes , Corynebacterium tuberculostearicum, Streptococcus mitis, Finegolida AB 109769. Вероятно, состояние нашей микрофлоры может меняться в зависимости от состояния здоровья, диеты, внешних условий, использования лекарств и косметики. В зонах, где имеются скопления сальных желез (гениталии, наружное ухо), встречаются кислотоустойчивые непатогенные микобактерии. Ни обильное потоотделение, ни мытье или купание не могут удалить нормальную постоянную микрофлору или существенно повлиять на ее состав, т. к. микрофлора быстро восстанавливается вследствие выхода микроорганизмов из сальных и потовых желез даже в тех случаях, когда контакт с другими участками кожи или с внешней средой полностью прекращен. Поэтому увеличение обсемененности того или иного участка кожи в результате уменьшения бактерицидных свойств кожи может служить показателем снижения иммунологической реактивности макроорганизма [1].2.2. Возрастные изменения микробиома урогенитального тракта женщинМикрофлора половых путей в различные периоды жизни женщины неодинакова и отражает влияния комплекса факторов внутренней и внешней среды. При беременности, протекающей без патологии, плод стерилен. Перед рождением и в раннем постнатальном периоде слизистая оболочка влагалища находится под преимущественным влиянием эстрогенов и прогестерона плацентарного происхождения, гормонов матери, прошедших через гематоплацентарный барьер, и гормонов, поступивших к ребёнку с молоком матери. Перед рождением и в периоде новорожденности слизистая оболочка влагалища девочки преимущественно состоит из 3-4 слоев плоского эпителия промежуточного типа. Имеется мнение, что сразу после рождения влагалище заполнено густой слизью и потому стерильно. В течение 1-4 суток после рождения в вагинальном эпителии происходит активное слущивание и разрушение эпителиальных клеток влагалища вследствие активной элиминации материнских половых гормонов. Разрушение клеток сопровождается высвобождением из них гликогена. Эти продукты являются идеальным субстратом роста для аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов [11]. В вагинальной микрофлоре у новорожденных девочек преобладают ацидофильные лактобактерии (Lactobacillis spp), большинство из которых (85%) представлено перекисьобразующими лактобациллами. Небольшую часть составляют бифидумбактерии (Bifidobacillis spp.) - до 10%, и пептострептококки (Peptostreptococcis) - до 5%. Подобную смесь микроорганизмов влагалища чаще обозначают палочками Додерлейна. Накопление в процессе жизнедеятельности лактофлоры молочной кислоты обусловливает смещение кислотно-щелочного равновесия среды влагалища новорожденной девочки в кислую сторону (рН = 4,0-4,5). Помимо образования молочной кислоты палочки Додерлейна защищают слизистую оболочку влагалища от воздействия не только патогенных, но и условно-патогенных микроорганизмов, их токсинов, препятствуют распаду секреторного иммуноглобулина (Ig А), стимулируют интерферонообразование и выработку лизоцима. Резистентности организма новорожденной девочки способствует высокое содержание Ig G, поступившего через плаценту от матери . В этот период вагинальная микрофлора у новорожденных девочек имеет сходство с микрофлорой влагалища здоровых взрослых женщин [5]. Значительное падение уровня эстрогенов происходит в течение 10 дней с момента рождения девочки. Эпителиальные клетки теряют способность к пролиферации и синтезу гликогена. Эпителий становится тонким. Снижение содержания гликогена в эпителии приводит к уменьшению количества лактобактерий, а также к снижению уровня органических кислот, которые продуцируются этими бактериями. В результате снижения уровня органических кислот происходит повышение рН вагинальной среды с 3,8-4,5 до 7,0. В микрофлоре начинают доминировать строго анаэробные бактерии. К концу первого месяца жизни девочки тонкий и легко ранимый влагалищный эпителий оказывается представленным только базальными и парабазальными клетками. Реакция влагалищного содержимого становится щелочной, рН повышается до 7,0-8,0. Лактобактерии исчезают.По данным И.В. Садолиной, изучившей микроценоз влагалища у здоровых девочек 5-8 лет, наиболее часто в качестве представителей аэробной и факультативно-анаэробной микрофлоры встретились эпидермальный и сапрофитный стафилококки, реже кишечная палочка и энтеробактерии, в единичных случаях бифидобактерии. При микробиологическом и бактериологическом исследовании во влагалище определяются более 20 видов микроорганизмов при низкой общей микробной обсемененности 103-105 КОЕ/мл. Притом микроорганизмы сосуществуют ассоциациями из 4 – 5 видов. В составе микроорганизмов доминируют бифидобактерии (84,2%). Лактобациллы в умеренном количестве появляются в возрасте после 8 лет. Среди факультативных анаэробов превалируют коагулазоотрицательные стафилококки (78,9%), стрептококки (78,9%) и коринебактерии (63,2%). Отмечено низкое содержание строгих анаэробов (26,3% бактероидов и пептострептококков), других факультативных анаэробов (по 10,5% энтерококков и кишечной палочки), гарднерелл (10,5%) и микоплазм (5,3%). По данным Асаналиевой Л.У. , очищение влагалища у детей происходит благодаря фагоцитарной функции макрофагов и полиморфно-ядерных лейкоцитов. В пубертатный период, с момента активации синтеза эстрогенов яичниками, увеличивается толщина эпителиального слоя, в клетках вагинального эпителия накапливается гликоген и на поверхности вагинального эпителия повышается число рецепторных участков для адгезии лактобактерий. С этого момента лактобактерии вновь становятся доминирующими микроорганизмами во влагалище и в последующем сохраняют это положение на протяжении всего репродуктивного периода у женщин. Метаболизм лактобактерий способствует стабильному сдвигу рН вагинальной среды в кислую сторону до 3,8-4,5, что создает неблагоприятные условия для роста и размножения строго анаэробных микроорганизмов. Происходит постепенная замена кокковой флоры влагалища на кокково-бациллярную. У менструирующих девочек-подростков микроскопия мазка свидетельствует о наличии слабой лейкоцитарной реакции (0-10 в поле зрения) и присутствии более 40 видов микроорганизмов, титр которых колеблется в границах 104-108 КОЕ/мл. Доминируют лактобациллы в титре 106-108 КОЕ/мл с высокой перекисной активностью (93-95%). Факультативные анаэробы выявляются у 80,2%, превалируют коагулазоотрицательные стафилококки в титрах не более 104 КОЕ/мл. Строгие анаэробы выявляются в 14,3%, уреаплазмы - в 25,2%, микоплазмы – в 19,8%, гарднереллы – в 2,5% случаев и в титрах не более 104 КОЕ/мл. Пубертатный или подростковый период (с менархе до 16 лет) характеризуется появлением ритмичной физиологической гипертранссудации влагалищного эпителия в виде слизистых выделений. Начиная с юношеского периода (с 16 лет) микроценоз половых путей соответствует таковому у женщин репродуктивного возраста.