Микрофлора окружающей среды. Нормальная микрофлора человека. Дисбактериоз презентация

Владимировна
ОмГМУ
2018

(почвы, воды, воздуха).
3.Микрофлора человека.
4.Гнотобиология и гнотобиологические технологии.
5.Дисбактериозы. Препараты для их коррекции.

микробная экосистема, которая находится внутри нас и как она влияет на наше здоровье» «Каждая новая информация становится шокирующей для нас, потому что она показывает как много еще нужно работать над тем, чтобы понять тот мир, который существует внутри нас». Доктор Дэвид Рэльман (Стэнфордский университет), специалист по инфекционным заболеваниям, журнал Nature.

формами живой природы, заселяющими любые среды обитания, включая и высоко- организованные организмы эукариотического мира.
Микроорганизмы в соответствии со своими жизненными потребностями заселяют определенные экологические ниши. Они находятся в составе сложных ассоциаций – биоценозов с различными типами синэргических и антагонистических отношений.В.И.Вернадским было сформулировано учение о биосфере как наивысшем уровне экологической интеграции.

Экологическая микробиология изучает микробные сообщества и взаимоотношения микро- и макроорганизмов, совместно обитающих в общих средах обитания.

обязательными компонентами любой экологической системы и биосферы в целом, обеспечивая ее динамическое равновесие и кругооборот химических элементов. Их качественный и количественный состав в почве, воде, воздухе, в организме человека и животных различен.

средой обитания микроорганизмов, которые принимают участие в процессах формирования и очищения почвы, а также в круговороте веществ в природе.

Их больше в увлажненной и обработанной почве (5 млрд/г), меньше в лесной почве, в песках (1 млрд/г).

Наиболее обильна микрофлора в верхнем горизонте почвы глубиной 2,5-15 см. Здесь протекают биохимические процессы превращения органических веществ, обусловленные жизнедеятельностью микроорганизмов.

трупов, остатков растений, разложение мочевины с образованием аммиака и других продуктов: аэробные бактерии - B. subtilis, B. mesentericus, Serratia marcescens ; бактерии рода Proteus ; грибы родов Aspergillus , Mucor , Penicillium ; анаэробы - C . sporogenes , C . putrificum ; уробактерии;

нитрифицирующие бактерии: Nitrobacter и Nitrosomonas (Nitrosomonas окисляют аммиак до азотистой кислоты, образуя нитриты, Nitrobacter превращают азотистую кислоту в азотную и нитраты);

азотфиксирующие бактерии: усваивают из воздуха азот и синтезируют белки и другие органические соединения азота, используемые растениями;

серобактерии, железобактерии и т.д. (серобактерии окисляют сероводород до серной кислоты, железобактерии окисляют соединения железа до гидрата окиси железа, фосфорные бактерии способствуют образованию легко растворимых соединений фосфора);
бактерии, расщепляющие клетчатку, вызывающие брожение (молочнокислые, спиртовые, маслянокислые, уксусные).
С выделениями человека и животных, с фекально-бытовыми сточными водами в почву могут попадать патогенные и условно-патогенные микроорганизмы (возбудители грибковых заболеваний, ботулизма, столбняка, газовой гангрены, сибирской язвы, бруцеллеза, лептоспироза, кишечных инфекций).

микроорганизмами, постоянно живущими и размножающимися в воде. В состав этой группы входят Micrococcus candicans , Sarcina lutea, Pseudomonas fluorescens, Bacillus cereus. Галофильные бактерии живут в соленой (морской воде- вибрионы).

Аллохтонная (заносная) микрофлора попадает в открытые водоемы из почвы, воздуха, организмов животных и человека и изменяет микробный биоценоз и санитарный режим. Количественный и качественный состав микрофлоры воды зависит от состава и концентрации минеральных и органических веществ, температуры, рН, массивности поступления ливневых, фекально-бытовых и промышленных сточных вод. Количество микробов прямо пропорционально степени загрязненности водоемов.
Вода имеет значение в распространении возбудителей кишечных инфекций, в воде могут сохраняться энтеровирусы, сальмонеллы, лептоспиры, возбудители холеры, дизентерии.

а вместе с ними и микробы. Воздушный океан для микроорганизмов — бесплодная пустыня: им там нечем питаться. Кроме того, для многих микробов лучи солнца смертельны.
Обычно пребывание микробов в воздухе кратковременно. Для некоторых бактерий и грибов воздушные потоки — основной путь распространения. Споры плесеней нередко разносятся по воздуху на очень большие расстояния.
Чем выше и дальше от земли, тем микробов меньше. В горном воздухе их не так много, как в воздухе узких и пыльных улиц. Очень мало микробов над морем, вдали от берегов. Участникам арктических и антарктических экспедиций приходится иногда работать по колено в ледяной воде, но обычно никто из них не заболевает заразными болезнями, связанными с простудой. Объясняется это тем, что воздух в полярной зоне почти свободен от микроорганизмов, в том числе и от возбудителей болезней.

воздухе, особенно в закрытых помещениях, могут появиться и возбудители заразных болезней.
Некоторые микробы (возбудители чумы, коклюша) в воздухе быстро погибают. Но туберкулезная палочка долго переносит высушивание. Туберкулезные палочки остаются жизнеспособными в пыли до 3 месяцев. Вместе с частицами пыли они разносятся по воздуху на большие расстояния.
В каждой капельке брызг от кашля туберкулезных больных обнаружено до 40 тыс. туберкулезных палочек, распространясь на 2—3 м.

не просто набор бактерий, а настоящий биом — микробиом. Но если биом с точки зрения экологов представляет собой крупную экосистему, то наше тело — это место обитания многочисленной популяции микроорганизмов, своего рода микробная экосистема, характеризующаяся своей генетической регуляцией и сложными взаимодействиями и реагирующая на влияние факторов внешней и внутренней среды.

микробиом кожи, полости рта, дыхательных путей, урогенитального тракта и кишечника.
Наиболее крупным микробиомом нашего тела является, несомненно, кишечный. Он может состоять из сотен видов различных микроорганизмов, но у взрослого человека преобладают бактерии двух разделов: Firmicutes и Bacteroidetes.
Кишечный микробиом изучен лучше других бактериальных сообществ человека, и многолетние исследования, о которых будет рассказано ниже, показали, что именно он в большей степени влияет на здоровье своего носителя. ...

резидентную (постоянную) и транзиторную.
Постоянная – на облигатную и факультативную.
На слизистых – просветная и пристеночная микрофлора (мукозный матрикс, биопленка с пристеночной микрофлорой), которая обеспечивает колонизационную резистентность.
Гнотобионты (бесмикробные животные) – для изучения роли нормальной микрофлоры, гнотобиологические технологии – в медицине (лечение ожогов, иммунодефицитов).

систему, реагирующую качественными и количественными сдвигами на динамическое состояние организма человека в различных условиях жизнедеятельности, здоровья и болезни. .

качественном отношении.

Основные функции нормальной микрофлоры:
защитная (колонизационная резистентность);
иммуностимулирующая (антигенная стимуляция);
пищеварительная (обмен холестерина и желчных кислот);
метаболическая (синтез витаминов группы В, К, никотиновой, пантотеновой, фолиевой кислот).

дрожжи, бифидобактерии.
Микрофлора толстого кишечника: до 95% - анаэробные бактерии.
АНАЭРОБЫ: Bacteroides, Bifidobacterium, Coprococcus, Eubacterium, Clostridium
АЭРОБЫ: Escherichia, Staphylococcus (энтерококк), Lactobacillus, Klebsiella, Proteus, дрожжи.
Безусловный рекордсмен по плотности микроскопического населения — кишечник, где находится от 2 до 2,5 кг нормальной микрофлоры. В 1 г содержимого толстой кишки насчитывается до 250 млрд. микроорганизмов

составляет 1012 - 1014

Состав : 17 семейств, 45 родов, около 500 видов

палочки)

пептострептококки

энтерококки

бактероиды

пептококки

стрептококки

бациллы

Облигатная
(главная микрофлора)

дрожжеподобные грибы
рода Candida

энтеробактерии

неферментирующие
грамотрицательные
палочки

дрожжи и некоторые дрожжеподобные
грибы

стафилококки

косвенно отражает особенности физиологического состояния как защитных, так и других систем организма в различные периоды жизни

участие три ключевых и одновременно взаимосвязанных компонента:
Нормальная микрофлора.
Лимфоидная ткань, ассоциированная со слизистой оболочкой кишечника
Цитокины, как фактор межклеточного взаимодействия.

дендритным клеткам, те их презентируют, опосредуя Т-зависимое созревание В-лимфоцитов и способствуя секреции плазматическими клетками IgA, который играет важную роль в защите от патогенов.
Бактерии могут транслоцироваться также через дендритные клетки и презентироваться Т-клеткам лимфоузла, индуцируя их дифференцировку.
АММП — ассоциированный с микроорганизмами молекулярный паттерн. В условиях гомеостаза АММП, ассоциированные с бактериями-симбионтами, стимулируют продукцию регуляторных цитокинов (IL-25, IL-33, и трансформирующего фактора роста, TGF-β). Трансдукция сигнала на дендритные клетки стимулирует развитие регуляторных Т-клеток и способствует секреции IL-10.

секрецию провоспалительных цитокинов (IL-1, IL-6 и IL-18), способствуя размножению эффекторных Т-клеток. Эти Т-клетки дифференцируются в CD4+ Th1 и Th17 и секретируют IL-17, фактор некроза опухоли (TNF-α) и интерферон-γ (IFN-γ), которые привлекают в очаг воспаления нейтрофилы, защищая организм хозяина от патогенов

Bacteroides thetaiotaomicron кишечники безмикробных мышей. Затем РНК кишечного эпителия анализировали на предмет изменения экспрессии генов Была отмечена обширная активация генов эпителиоцитов, которые регулировали функцию эпителиального барьера и способствовали повышению продукции рецептора к IgА. Это исследование прекрасно отражает влияние бактериальной колонизации на кишечник новорожденного, ведь он в данном контексте такой же, практически безбактериальный, организм....
Hooper L.V., Wong M.H., Thelin A., Hansson L., Falk P.G., Gordon J.I. (2001). Molecular analysis of commensal host-microbial relationships in the intestine. Science. 291, 881–884;...

неоднократно. Было установлено, что взаимодействие рецепторов энтероцитов и иммунных клеток кишечника с антигенами микроорганизмов вызывает естественную, самоограничивающуюся воспалительную реакцию. Таким способом механизмы врожденного иммунного ответа позволяют предотвратить проникновение патогенов через эпителиальный барьер кишечника, при этом отличая их от безвредных симбионтов . Когда ребенок покидает утробу матери, происходит контакт с огромным количеством бактерий. И для того чтобы избежать непрерывной воспалительной реакции в ответ на колонизацию кишечника, снижается экспрессия упомянутых рецепторов, в частности TLR2 и TLR4 .У детей, появившихся на свет раньше срока, описанные механизмы еще незрелые, что часто приводит к развитию некротического энтероколита..
Round J.L. and Mazmanian S.K. (2009). The gut microbiota shapes intestinal responses during health and disease. Nat. Rev. Immunol. 9, 313–323; O’Hara A.M. and Shanahan F. (2007). Gut microbiota: mining for therapeutic potential. Clin. Gastroenterol. Hepatol. 5, 274–284; Abreu M.T., Fukata M., Arditi M. (2005). TLR signaling in the gut in health and disease. J. Immunol. 174, 4453–4460

диффузно в толще слизистой или в виде скоплений
В тонком кишечнике-пейеровы бляшки
В толстом-солитарные фоликулы
Иммунологически в лимфоидной ткани выделяют индуктивную зону(распознование и презентация антигена) и эффекторная (синтез Ig, цитотоксичность, продукция цитокинов)

на микробные антигены, секретируют растворимые медиаторы-цитокины.
Интерлeйкины
Интерфероны
Факторы некроза опухоли
Хемокины
Факторы роста колониестимулирующего фактора
Биохимический ответ цитокинов реализуется в форме иммунного ответа, толерантности или иммунной патологии

 

что он представляет собой целостную систему с тонко сбалансированными качественными (видовой состав) и количественными характеристиками.
Системообразующие факторы микробиценоза -
кворум сенсинг

Биопленка. Микроорганизмы, в количестве 1011 клеток/см3 распределены в пристеночном слое муцина – относительно прочного геля, состоящего из пептидогликана, продуцируемого бокаловидными клетками эпителия кишечной слизистой оболочки.
Биопленка по химической природе близка полисахаридной защитной капсуле, которой окружают себя многие микробы.
Это псевдоцитологической структура.

субстрата (как в искусственных, так и естественных условиях) микроорганизмы проявляют выраженную тенденцию к установлению временных или постоянных физических контактов.


Существенно, что стремление к объединению в группы является общей закономерностью в мире микроорганизмов: одиночные микробы в виде взвеси в жидкости или будучи рассеянны по твердой поверхности, как правило, нежизнеспособны.

Прикрепленные к поверхности ассоциации микробов называются биопленками.
В природе часто наблюдается объединение в пределах одного агрегата нескольких видов метаболически взаимосвязанных микроорганизмов (такие ассоциации называются консорциумами). Консорциумы, включающие в себя несколько десятков видов микробов, получили название «бактериальные маты».

так называемые «бактериальные феромоны»(белки, олигопептиды, модифицированные аминокислоты, липиды и др.). При этом обмен химическими сигналами происходит как внутри популяции одного вида бактерий, так и между популяциями разных видов микроорганизмов.

Показано, что бактериальные олигопептиды не только принимают участие в регуляции таких жизненно важных функций как размножение, но и обеспечивают их коллективное поведение.
Это продемонстрировано на примере колонизации человека патогенными бактериями. Микробы не атакуют клетки хозяина, не вырабатывают факторы патогенности до тех пор, пока плотность их популяции (число на единицу объема) не достигнет необходимой величины. Именно в этот момент происходит освобождение олигопептидов из части бактерий, что является сигналом для активации соответствующих биохимических систем у остальных микроорганизмов.

течение 3-6 месяцев, претерпевает лишь немного клеточных делений после пересева на богатую среду; далее следует остановка роста. Однако, добавление 20-30% супернатанта другой культуры, доросшей до ранней стационарной фазы на богатой среде, предотвращает остановку роста голодавшей популяции M. luteus и обеспечивает ее нормальный рост 
Как пример "бактериального альтруизма«….Голодающая популяция E. coli постепенно разделяется на две субпопуляции, одна из которых гибнет и подвергается автолизу, в то время как другая субпопуляция использует продукты автолиза как субстрат и продолжает расти и создавать колониеобразующие единицы.

с миром микроорганизмов, то есть человек рождается полностью стерильным, а его заселение бактериями происходит позже. Но появились данные о том, что первые колонизаторы осваивают организм человека еще до его рождения. В ряде исследований было выявлено, что в плаценте, околоплодных водах, пуповинной крови и первичном кале — меконии — присутствуют бактерии родов Enterococcus, Escherichia, Leuconostoc, Lactococcus и Streptococcus, а у недоношенных младенцев — следы Enterobacter, Enterococcus (в меньшей степени, чем у доношенных), Lactobacillus, Photorhabdus и Tannerella...

окружающей среды (степень ее бактериальной обсемененности)
Грудного вскармливания

и бактероидов у 100% детей.

Лактобактерии не у всех.

К концу первого года жизни происходит полная или частичная элиминация условно-патогенных бактерий

к высокой бактериальной зобсеменности матки. Микрофлора кишечника и ротовой полости может транспортироваться с кровью к плоду. Характер родоразрешения формирует первичную микрофлору. Генетика и постнатальные факторы, такие как режим питания, использование антибиотиков и воздействие окружающей среды оказывают дополнительное влияние на микробиом. ...

располагается только на коже и на слизистых оболочках полостей, сообщающихся с внешней средой (кроме матки и мочевого пузыря).
Микробиотопы организма существенно различаются по газовому составу воздушной среды, спектру ферментов и иммунных факторов, продуктов метаболизма и других биологически активных веществ, уровню рН среды, набору экзогенных веществ - эти и другие параметры различны в ротовой полости, пищеводе, желудке, тонком и толстом кишечнике, влагалище, носу, верхних и нижних дыхательных путях, на коже.
Необходимо учесть разнообразие клеточного состава этих поверхностей, ведь колонизация, т.е. процесс заселения эпителия микробами, невозможен без предварительной адгезии. Адгезия обусловлена лигандно-рецепторным сродством поверхностных структур эпителиальных клеток и микробов.
Поэтому в микроэкологическом отношении организм человека полибиотопен. Каждый биотоп вместе с соответствующим микробиоценозом составляет небольшую экосистему. Естественная аутомикрофлора тела - единый природный комплекс, состоящий из совокупности гетерогенных микробоценозов в различных участках человеческого организма.
Подобная интеграция целесообразна и необходима, она универсальна для живого мира и могла сформироваться только в результате отбора в процессе биологической эволюции.

стафилококки, пептострептококки, микрококки, стрептококки), дрожжеподобные грибы. Транзиторная микрофлора – золотистый стафилококк, пиогенный стрептококк, грам- бактерии.

Микрофлора дыхательных путей: микрофлора рото- и носоглотки – бактероиды, зеленящие стрептококки, нейссерии, дифтероиды, стафилококки. Трахея, бронхи и альвеолы в норме стерильны.
Мочеполовой тракт: во влагалище – лактобактерии, бифидобактерии, бактероиды, пропионибактерии, превотеллы, порфиниромонады, дифтероиды. Преобладают анаэробы, могут быть гарднереллы.
Желудочно-кишечный тракт заселен «по этажам». В желудке – лактобактерии, энтерококки, дрожжи, бифидобактерии. Микрофлора толстого кишечника: до 95% - анаэробные бактерии. Преобладают грам+ анаэробные палочки (бифидо- и лактобактерии, эубактерии), грам+ спорообразующие анаэробные палочки (клостридии), энтерококки, грам- анаэробные палочки (бактероиды), гам- факультативно-анаэробные палочкикишечные палочки и близкие энтеробактерии), анаэробные грам+кокки (пептококки, пептострептококки).
Clostridium diffecile – возбудитель псевдомембранозного колита.

Escherichia, Proteus

стафилококки.
Трахея, бронхи и альвеолы в норме стерильны.

мужчин в НОРМЕ только нижний отдел уретры колонизирован микроорганизмами.

АНАЭРОБЫ:Bacteroides, Bifidobacterium, Mobiluncus
АЭРОБЫ:Gardnerella, Lactobacillus, Micoplasma, Candida, Streptococcus

ситуаций, который характеризуется
изменением качественного и/или количественного состава нормофлоры, а также
метаболическими и иммунными нарушениями, сопровождающимися у части пациентов поражением кишечника, транслокацией бактерий в несвойственные биотопы и их избыточным ростом
(ОСТ № 231“Дисбактериоз кишечника”, 09.06.2003)

он, как правило, не используется.
За рубежом существует диагноз «синдром избыточного бактериального роста» в тонкой кишке (СИБР), корректно и конкретно определённый.
Он ставится только при обнаружении более 105 микроорганизмов в одном миллилитре аспирата из тонкой кишки и/или появления в ней флоры, характерной для толстой кишки.
Диагноз «дисбактериоз» не указан в Международной классификации болезней-10 ; также он отсутствует в нормативном документе Министерства здравоохранения РФ «Стандарты (протоколы) диагностики и лечения болезней органов пищеварения». 

возможности оценить состав микрофлоры всего кишечника.
Диагноз «дисбактериоз», как правило, ставится необоснованно, поскольку качественный и количественный состав микрофлоры кишечника обычно мало изменяется на протяжении жизни человека.
Использование термина «дисбактериоз» на территории России активно поддерживается фармацевтическими компаниями (в том числе и западными) — на телевидении и в других средствах массовой информации, в основном в виде рекламы фармацевтических продуктов .
Симптомы, называемые термином «дисбактериоз», встречаются в рамках множества совершенно различных заболеваний и синдромов (в их числе называются синдром раздражённой толстой кишки, синдром избыточного микробного роста, антибиотикоассоциированный колит, диарея); порой они могут быть обусловлены неправильным питанием, ограничениями в питании; функциональные расстройства кишечника в раннем детском возрасте часто обусловлены обычной младенческой коликой, проходящей с взрослением безо всякого лечения.

развитие новых молекулярно–генетических технологий, позволяющих идентифицировать многочисленные виды бактерий, не поддающиеся культивированию. в среднем культивируемыми являются не более 20% микроорганизмов любого местообитания.
По сравнению с молекулярно-генетическими методами оказывается, что определение 60-80% их микробиоценоза не доступно для культуральных методов.

ГХ-МС).
Молекулярно-генетические методы: на основе ПЦР, биочипные технологии
Бактериологический и копрологический метод

91500.11.0004-2003 от 09.06.2003 N 231. Утверждения о всех предлагаемых способах лечения (например, об их способности восстанавливать микрофлору) имеют степень убедительности доказательств C: «Достаточных доказательств нет: имеющихся доказательств недостаточно для вынесения рекомендации, но рекомендации могут быть даны с учетом иных обстоятельств"» (то есть отсутствуют масштабные рандомизированные клинические исследования с контрольными группами). Фактически эффективность утверждённых Минздравом методов лечения не была подтверждена согласно критериям доказательной медицины!

поскольку «чужая микрофлора», как правило, не приживается в кишечнике, НО осуществляемая ими функция «колонизационная резистентность» очень важна в этом периоде.

(регистрация через Институт питания)

положительные эффекты на физиологические и метаболические функции.

Пребиотики
– неперевариваемые ингредиенты продуктов питания немикробного происхождения, способные при оральном назначении оказывать позитивный эффект на организм через селективную стимуляцию роста или метаболической активности нормальной микрофлоры толстой кишки.
Синбиотики
- препараты, полученные в результате рациональной комбинации пробиотиков и пребиотиков (живые бактерии и субстраты, стимулирующие их рост).

благоприятные условия для роста и размножения микроорганизмов на слизистой оболочке кишечника.

Пребиотики находятся в молочных продуктах, кукурузных хлопьях, крупах, хлебе, луке репчатом, цикории полевом, чесноке, фасоли, горохе, артишоке, аспарагусе, бананах и многих других продуктах.



Основными пребиотиками являются инулин, олигосахариды и лактулоза, которая входит в состав препаратов Дюфалак и Лактусан, лизоцим, пантотенат кальция (Кальцидум), пара-амино-метил-бензойная кислота.

атоксигенными)

2. Обладать широким спектром антагонистической и метаболитической активности

3. Индуцировать в организме синтез факторов неспецифической защиты
4. Быть технологичными
Пробиотические бактерии должны обладать устойчивым генотипом, изменение фенотипических свойств должно быть контролируемым

6.Микробы-продуценты не должны ингибировать индигенные бактерии нормальной микрофлоры

7.Обладать устойчивостью к действию неблагоприятных факторов

8. Сохранять свои биологические свойства в течение 1 года при температуре хранения не выше 8о С

развития опухолей, источник энергии.
2. Связывание азота и его выведение:
профилактика печеночной энцефалопатии.
3. Связывание фосфатов и их выведение:
снижение риска хронической почечной недостаточности.

4. Деградация оксалатов: защита от развития почечных камней.

5. Удаление желчных кислот и нейтральных стеролов:
снижение риска сердечно-сосудистых заболеваний.

на основе консорциумов микроорганизмов и бактериальных метаболитов
Создание целевых генетически модифицированных микроорганизмов из представителей нормофлоры

неблагоприятных факторов
Усиление адгезивных свойств нормофлоры
Нарушение действия генов-регуляторов вирулентности у S.aureus, L.monocytogenes, P. aeruginosa, Salmonella enteritidis и др.
Получение новых антимикробных препаратов на основе аутоиндукторов

молекул, синтезируемых клетками в зависимости от плотности популяции на основе принципа аутоиндукции