КЦЖК в толстой кишке

ТОЛСТЫЙ КИШЕЧНИК И МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ КОРОТКОЦЕПОЧЕЧНЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ

Информация раздела специализированная и дополнительная к разделу "Короткоцепочечные жирные кислоты" - предназначена для профильных специалистов (студентов, медиков, микробиологов), а также людей глубже интересующихся данной тематикой

МИКРОБИОТА ТОЛСТОЙ КИШКИ

Структура и функциональная значимость микробиоты толстой кишки

Толстая кишка и населяющая ее микробиота выполняют роль уникального естественного биореактора с идеальными условиями для осуществления метаболической функции. В полости толстой кишки стабильно поддерживается температура в 38 °C, постоянно поступают разнообразные субстраты: непереваренная пища, слизь, слущенные эпителиоциты из оральных отделов ЖКТ и ферменты, продуцируемые собственными микроорганизмами. В толстой кишке к перечисленным условиям инкубации следует отнести и мобильность, то есть постоянное движение как субстратов, ферментов, так и кишки в целом.

Состав микрофлоры

Нормальная микрофлора толстой кишки человека представляет собой систему множества микробиоценозов, которые включают отдельные виды собственных микроорганизмов. Такое постоянство сохраняется в продолжении всей жизни человека и соответствует физиологическому состоянию хозяина. Естественно, различные заболевания вызывают перестройку состава и свойств кишечной микрофлоры, нарушаются ее локальные и системные функции.

Толстая кишка обладает самой высокой плотностью распределения микроорганизмов в теле человека (рис. 1). Здесь обнаружены более 500 видов представителей микробиоценоза. При этом число анаэробных микроорганизмов в 1000 раз превышает число аэробных. В ней содержится 10¹² КОЕ микроорганизмов, что составляет практически 30% сухой массы фекалий. Микрофлора толстой кишки распределяется так, что имеет место преобладание ее в просвете толстой кишки над микрофлорой, находящейся в слизистом слое. Тесный контакт между отдельными представителями микрофлоры, продуктами их метаболизма, слизистым слоем и химусом обеспечивает синергетическое взаимодействие между ними. Указанный комплекс создает на поверхности слизистой совместно с углеводной оболочкой единую структуру кишечной биопленки.

 

Рис. 1. Плотность распределения микроорганизмов в тонкой и толстой кишках у человека

Распределение и локализация микробиоты в толстой кишке

Наибольшее содержание микроорганизмов наблюдается в толстой кишке. Здесь их концентрация достигает в среднем 10¹¹-10¹² и более на 1 г содержимого. В толстой кишке обитает основная масса анаэробных микроорганизмов (около 90% всех бактериальных  тел). "Главную популяцию" (около 70 %) составляют анаэробные бактерии - бифидобактерии и бактероиды. В качестве "сопутствующих" выступают лактобациллы Lactobacillus, кишечная палочка E.coli, энтерококки Enterococcus. Всю доступную для культивирования нормальную микрофлору толстой кишки условно подразделяют на облигатную (постоянную), факультативную (непостоянную) и транзиторную (случайную).

Совокупность микрофлоры толстой кишки находится в непосредственном контакте с апикальной мембраной колоноцитов и формирует в слизистом слое микроколонии. Количественный и качественный состав микроколоний полости кишкисвязан с поступлением в составе химуса неперевариваемых пищевых волокон и по-этому наиболее изменчив по количеству представленных микроорганизмов и их качественному соотношению, чем микрофлора слизистого слоя. Бифидо- и лактобактерии фиксируются на неперевариваемых в тонкой кишке полисахаридах, олигосахаридах и др. макромолекулах, образуют на них колонии и используют их же в качестве субстратов своих ферментативных реакций. Гастроэнтерологи, диетологи исходя из этого, наделяют пищевые волокна пребиотическими свойствами. Структура, распределение и тесное морфо-функциональное взаимодействие микрофлоры с пристеночными слоями апикальной мембраны толстой кишки создают целостный микробно-тканевой комплекс: микрофлора + неперемешивающийся водный слой + слой слизи + углеводная оболочка.

Описанное выше структурно-функциональное единство микроорганизмов, толстой кишки и макроорганизма создают уникальные условия сосуществования микробиоты и внутренней среды хозяина. Микробно-тканевой комплекс формирует местную и системную регуляторную направленность как для микро-, так и для макроорганизма, поскольку в его пределах происходит обмен сигнальными молекулами и осуществляется экспрессия генов.

Функции микрофлоры толстой кишки

Толстая кишка человека обладает обширным, сложным и динамичным консорциумом микроорганизмов. Их функциональное предназначение многобразно. Микрофлора региона толстой кишки принимает непосредственное участие в процессе локального расщепления остатков транзитного химуса из вышележащих отделов ЖКТ и растительных волокон. Бактериальное сообщество выполняет роль регулятора всасывания, моторики и поставки энергии для обеспечения жизнедеятельности толстой кишки и макроорганизма. Микрофлора, обитающая в толстой кишке, влияет на индивидуальные особенности иммунной системы и на иммунный ответ в целом. В частности, микроорганизмы модулируют ответы рецепторов Т-лимфоцитов и профили цитокинов, вырабатываемых Т-хелперами 1-го и 2-го типов (Тh1/Тh2-лимфоциты).

Производство энергии является преимущественным процессом анаэробной ферментации субстратами, которой служат поли- и олигосахариды, а также др. вещества. В результате гликолиза указанных веществ образуется аденозинтрифосфат (АТФ). АТФ во всех клетках тела человека выполняет роль универсальной молекулы, к которой переносится энергия. АТФ поставляет эту энергию для обеспечения специфических функций клеток, например колоноцитов. Вырабатывая короткоцепочечные жирные кислоты, резидентные микроорганизмы благоприятно влияют на дифференцировку и пролиферацию энтероцитов, на синтез биотина, фолиевой кислоты и витамина К. При этом они способны расщеплять непереваренные пищевые вещества, особенно углеводы и эндогенную слизь эпителиального происхождения, ускорять всасывание кальция, магния, железа. Метаболическая активность микрофлоры организма хозяина позволяет извлекать ценную энергию и различные субстраты полезные как для целого организма, так и для роста и размножения собственных бактерий.

КОРОТКОЦЕПОЧЕЧНЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ

Короткоцепочечные жирные кислоты – продукты жизнедеятельности микробиоты толстой кишки

Обычно пища не служит источником короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК). Следует заметить, что небольшое количество короткоцепочечных жирных кислот в процессе метаболизма образуется из сливочного жира в желудке и тонкой кишке, откуда они поступают непосредственно в кровь и далее в печень по воротной системе.

Здесь же речь идет о КЦЖК, которые продуцируются микробиотой толстой кишки в результате ферментации полисахаридов и других неперевариваемых в тонкой кишке веществ. При нормальном пищеварении эти вещества поступают в толстую кишку, поскольку не могут быть утилизированы макрорганизмом, так как отсутствуют соответствующие ферментные системы. Перевариваемые углеводы, такие как глюкоза и лактоза, в норме практически полностью расщепляются в тонкой кишке, но они не служат источниками энергии для толстой кишки, хотя кишечные бактерии их могут утилизировать. Собственные микроорганизмы хозяина расщепляют полисахариды путем анаэробного их брожения. Бактериальная ферментация приводит к образованию КЦЖК и их солей, в основном ацетата, пропионата и бутирата, а также газов: двуокиси углерода, водорода, метана, аммиака, оксида азота (рис. 2). Колоноциты утилизируют жирные кислоты с короткой цепью для собственных энергетических потребностей и других целей.

Таким образом, ≪производителем≫ короткоцепочечных жирных кислот являются собственные анаэробные бактерии толстой кишки, которые расщепляют растительные волокна и в течение суток синтезируют из них более 300 ммоль/л КЦЖК. Концентрация короткоцепочечных жирных кислот в толстой кишке достигает 70–140 ммоль/л в проксимальных отделах – самом мощном участке биореактора. В дистальной части содержание КЦЖК снижается до 20–70 ммоль/л. Соотношение концентраций ацетат : пропионат : бутират в толстой кишке составляет примерно 60 : 25 : 15.

Структура КЦЖК и их путь в организме

Короткоцепочечные жирные кислоты в своем составе содержат 2–4 атома углерода и обозначаются как уксусная С2 – содержит 2 углеродных атома, про- пионовая С3, масляная С4. КЦЖК существуют в просвете толстой кишки в форме неионизированной кислоты либо в виде аниона жирной кислоты, благодаря чему они хорошо растворимы в воде и легко проникают через слой слизи и гликокаликс к апикальной мембране колоноцитов.

Рис. 2. Схема образования короткоцепочечных жирных кислот

Образовавшиеся в толстой кишке КЦЖК абсорбируются апикальной мембраной путем неионной диффузии. Обычно примерно 5% КЦЖК выводится с калом, а с мочой выделяется небольшое их количество. Абсорбция КЦЖК наиболее хорошо изучена в отношении бутирата и происходит в обмен на гидрокарбонатные ионы. Часть бутирата вновь секретируется в просвет кишки в обмен на ионы хлора. После попадания в цитоплазму колоноцита короткоцепочечные жирные кислоты активируются путем образования ацил-КоА и проникают в матрикс митохондрий. В митохондриальном матриксе происходит последовательное отщепление ацетильных групп между С-2 (α-атомом) и С-3 (β-атомом). Поэтому цикл реакций деградации КЦЖК называется β-окислением, результатом которого является синтез универсального источника энергии – АТФ. В итоге существенная часть полученной АТФ используется для обеспечения работы натрий-калиевой помпы базолатеральной мембраны колоноцита по переносу ионов натрия через нее в интерстициальное пространство.

Ацетат и пропионат транспортируются через колоноцит, поступают в капилляры и стимулируют локальный кровоток в слизистой оболочке. В воротной вене концентрация ацетата и пропионата составляет в среднем 375±70 ммоль/л, в то время как в оттекающей от печени крови она снижается до 148±42 ммоль/л, а в периферической крови до 79±22 ммоль/л. Печень задерживает примерно половину КЦЖК, поступивших через колоноцит, а еще одну четверть элиминируют периферические ткани. Из большей части ацетата и пропионата в них синтезируется глюкоза, а около 10% обеспечивают энергетические нужды.

   

Физиологические эффекты и клинические проявления действия короткоцепочечных жирных кислот в организме человека

Физиологические эффекты КЦЖК проявляются в совокупности их локальных действий в регионе толстой кишки или смежных с ней органов и/или на отдалении, в том числе и на уровне целого организма. Концентрация синтезируемых в просвете толстой кишки КЦЖК и их солей определяет вектор многих локальных воздействий в толстой кишке, а также системных реакций организма человека. КЦЖК, особенно бутират, быстро поглощается апикальной мембраной колоноцитов со скоростью 6,1–12,6 мкмоль/см/час.

Локальные эффекты КЦЖК

Иными словами, клиническое проявление действия КЦЖК заключается в сохранении целостности структуры слизистой оболочки толстой кишки и крипт, а также поддержание функциональной активности ее. При этом функциональные элементы клетки, находящейся в состоянии апоптоза, не разрушаются, а поглощаются другими клетками и могут использоваться по назначению.

Выяснено антиканцерогенное действие КЦЖК. В значительном количестве исследований показано, что бутират ингибирует деацетилирование гистонов, что приводит к изменению структуры хромосом, генной экспрессии и торможению пролиферации клеточных линий аденокарциномы толстой кишки человека. Обнаружено, что масляная кислота модулирует экспрессию генов, регулирующих клеточный цикл и активирующих апоптоз в раковых клетках толстой кишки. Пропионат показал более слабое антипролиферативное действие.

КЦЖК обеспечивают толерантность колоноцитов при интоксикации

КЦЖК формируют защитные реакции, предохраняющие колоноциты от свободнорадикального повреждения и воздействия эндогенных токсинов. Механизм  действия жирных кислот с короткой цепью в этом направлении заключается в  стимуляции экспрессии генов, ответственных за синтез ферментов, которые способствуют повышению резистентности колоноцитов к воздействию повреждающих агентов.

КЦЖК участвуют в обеспечении основных функций иммунитета

Это участие заключается в контроле структурной и функциональной целостности клеточного состава толстой кишки и всего организма. КЦЖК, особенно бутират,модулируют распознавание и уничтожение собственных мутантных, в том числе опухолевых клеток, а также вторгшихся микроорганизмов и образуемых ими токсических веществ, способных нарушить генетический гомеостаз. Конкретно, КЦЖК включаются в регуляцию ответа локальных и отдаленных лимфоидных органов на антигенный раздражитель путем подавления или стимуляции выброса специфических эффекторных клеток и долгоживущих клеток памяти. Экспериментальные работы (Ishizaka, Pratt, Bohmig и соавт., 1993–1997 гг.) доказывают, что КЦЖК могут прямо и косвенно выступать в роли иммуномодуляторов. Так в модельных опытах на крысах обнаружили, что КЦЖК как добавка к рациону крыс повышает активность естественных клеток-киллеров. Фармакологические дозы ацетата, вводимые внутривенно как здоровым субъектам, так и онкологическим больным, увеличивали синтез антител в периферийной крови, усиливали активность естественных клеток-киллеров и аллогенную реакцию смешанных лимфоцитов. Функциональная значимость производных масляной кислоты определяется также продукцией медиаторов межклеточного взаимодействия, например цитокинов и других факторов врожденного иммунитета.

В толстой кишке КЦЖК являются топливом для колоноцитов

Энергетическая функция КЦЖК является одной из важнейших в толстой кишке. Энергозатраты колоноцитов на 70% обеспечиваются за счет КЦЖК, в основном масляной кислоты. Апикальная мембрана колоноцита активно метаболизирует бутират, конкурируя с доступными субстратами, такими как глюкоза (рис. 4). Необходимо отметить, что КЦЖК используется и в просвете толстой кишки. Причем микробиота толстой кишки использует КЦЖК в качестве энергетического субстрата для обеспечения собственных ферментативных процессов. И в этом отношении устойчивый синтез КЦЖК поддерживает стабильный состав нормальной кишечной микрофлоры хозяина за счет поддержания оптимальных значений рН в просвете толстой кишки и влияния на экспрессию генов микроорганизмов. Таким путем КЦЖК становятся важным фактором колонизационной резистентности слизистой толстой кишки и нормализуют метаболическую активность локальной микрофлоры. В результате улучшаются местные колонопротективные свойства и барьерная функция толстой кишки в целом, так как предотвращается возникновение эндотоксемии и транслокация микроорганизмов через кишечный барьер во внутреннюю среду организма.

Рис. 4. Схема использования КЦЖК как энергетического субстрата

С другой стороны, КЦЖК, попадая в цитоплазму колоноцита (о чем подробно рассказано выше), являются субстратом для производства АТФ. АТФ вырабатывается путем бета-окисления в митохондриях и поставляется для обеспечения деятельности натрий-калиевого насоса базолатеральной мембраны колоноцита. Энергия АТФ необходима для перекачки ионов натрия из цитоплазмы колоноцита в интерстициальное пространство и далее в капиллярную сеть организма против концентрационного градиента ионов натрия.

Участие КЦЖК в регуляции двигательной активности толстой кишки

Физиологические механизмы действия КЦЖК определяют клинические эффекты моторики толстой кишки. Сократительная деятельность гладкомышечных клеток во многом зависит от локальных регуляторных воздействий на них со стороны нейротрансмиттеров энтеральной нервной системы, которые выделяются непосредственно в окончаниях нервных волокон мейсснеровского и ауэрбахова сплетений и гормонов, которые секретируются в эндокриноцитах толстой кишки. Молекулярный механизм действия масляной кислоты как представителя КЦЖК заключается в том, что увеличение ее концентрации в просвете толстой кишки стимулирует на апикальной мембране эндокриноцитов экспрессию рецепторов для взаимодействия с молекулами масляной кислоты. Увеличение количества рецепторных площадок объясняет и нервный механизм усиления фазной и тонической компоненты моторики гладкой мускулатуры стенки кишки, поскольку бутират стимулирует выброс ацетилхолина. Кроме этого, бутират усиливает высвобождение нейромедиатора гистамина, который, действуя на 5-НТ4-рецепторы афферентных волокон блуждающего нерва, инициирует рефлекторное ускорение моторики. Этот нейромедиатор усиливает сокращения стенки толстой кишки. В экспериментах было показано, что описанный рефлекс проявляется только при условии сохранности слизистой оболочки и введении раствора масляной кислоты только со стороны просвета кишки и не проявлялся при механическом удалении слизистой. 

Конкретно гормональные проявления действий масляной кислоты в толстой кишке реализуются L-эндокринными клетками, которые в ответ на увеличение концентрации КЦЖК в просвете кишки повышают секрецию и выброс в локальный кровоток пептидных гормонов: глюкагоноподобного пептида, пептида YY и окситомодулина, в таком случае эти гормоны оказывают пара- и юкстакринные эффекты. Например, пептид YY угнетает фазные сокращения гладкомышечных клеток стенки толстой кишки, поэтому выступает в роли ≪илеоцекального тормоза≫. Клинические наблюдения при ректальном введении 50–100 ммоль/л посредством клизм раствора масляной кислоты продемонстрировали увеличение порога возбудимости висцеральных механорецепторов.

В этом двойном слепом плацебо контролируемом перекрестном исследовании, проведенном Vanhoutvin SA, Troost FJ, Kilkens TO и соавт., приняли участие одиннадцать здоровых добровольцев, которые ежедневно вводили себе перед сном бутират (50 и 100 ммоль/л) или физиологический раствор (плацебо) с помощью ректальных клизм. В результате исследования было показано, что клизмы с бутиратом снижают висцеральную чувствительность толстой кишки (табл. 1).

Висцеральные механорецепторы раздражаются вследствие изменения давления в просвете толстой кишки. Осознаваемые ощущения, вызванные раздражением висцеральных механорецепторов обусловлены увеличением давления в прямой кишке в результате раздувания баллончика. Растяжение стенок кишки создает ощущение дискомфорта и осознается как позыв к дефекации.

Таблица 1 Снижение чувствительности к боли и снижение дискомфорта по шкале оценки (в %)    

Параметры	При давлении 4 мм рт. ст.		При давлении 67 мм рт. ст.
	50 ммоль бутирата	100 ммоль бутирата	50 ммоль бутирата	100 ммоль бутирата
Боль	-23,9%	-42,1%	-23,8%	-42,0%
Дискомфорт	-44,2%	-69,0%	-1,9%	-5,2%

Образование КЦЖК в просвете толстой кишки – пример положительной обратной связи

Абсорбция КЦЖК через апикальную мембрану колоноцита совершается по принципу антипорта, то есть проникновение КЦЖК внутрь цитоплазмы сопровождается выходом из колоноцита ионов Н+. В итоге снижается рН кишечного химуса, в свою очередь происходит закисление химуса, что способствует росту бифидо- и лактобактерий, которые еще более усиливают производство КЦЖК.

Системные эффекты КЦЖК (на уровне организма). КЦЖК управляют трансэпителиальным транспортом ионов натрия

Движущей силой для поддержания нормального транспорта ионов натрия и воды из просвета толстой кишки в портальный кровоток являются КЦЖК. КЦЖК интенсивно абсорбируются апикальной мембраной колоноцита и повышают Na+-зависимый транспорт воды через базолатеральную мембрану. Как объяснялось выше, жирные кислоты с короткой цепью, производимые микробиотой толстой кишки, в большей степени бутират, управляют натрий-калиевым насосом базолатеральной мембраны колоноцита и влияют на ее проницаемость для воды и ионов натрия. Оказалось, что Na+/K+-АТФаза обладает свойствами рецептора, а КЦЖК – химическим сигналом для этого рецептора. Иными словами, их связь ≪включает≫ насос и организует движение ионов натрия и воды из колоноцита. Увеличение синтеза КЦЖК стимулирует Na+/K+-АТФазу, встроенную в базолатеральную мембрану колоноцита, и способ- ствует выкачиванию иона натрия из цитозоля в интерстициальное пространство.

Транспорт ионов натрия через колоноцит проходит в две стадии. Первая стадия предусматривает активный, то есть с помощью насоса против градиента концентрации иона, транзит Na+ сквозь базолатеральную мембрану колоноцита в интерстиций. Выход ионов натрия из колоноцита приводит к уменьшению его концентрации в цитоплазме и инициирует вход ионов натрия из просвета кишки через апикальную мембрану путем облегченной диффузии. Последняя заключается в транспорте Na+ в колоноцит по принципу симпорта, то есть совместно с молекулой глюкозы, но с помощью специального белка. Белок выполняет роль переносчика, который синхронно вносит эти две молекулы внутрь колоноцита.

Клиницистам следует обратить внимание на описанные выше детали транспорта глюкозы. Уменьшение концентрации глюкозы в просвете толстой кишки соединено не только с ее участием в транспорте Na+, но сочетается с расщеплением полисахаридов микробиотой и повышением концентрации КЦЖК в результате деятельности микрооганизмов. Эти три процесса перемещения глюкозы, заметьте, осмоактивной молекулы, из просвета кишки, естественно, вызывает снижение осмотического давления в толстой кишке. С изменением осмотического давления, в результате описанных событий, регулируется транзит воды через стенку толстой кишки. КЦЖК интенсивно абсорбируются апикальной мембраной колоноцита и повышают Na+-зависимый транспорт воды через базолатеральную мембрану. Таким образом, эффективность абсорбции КЦЖК имеет значение не только для поддержания водно-электролитного равновесия, но и минерального обмена, так как КЦЖК кроме ионов определяют абсорбцию ионов кальция, магния и железа в организме. Так оптимальный обмен КЦЖК между просветом толстой кишки и интерстициальной жидкостью (внутренней средой) имеет важное значение для водно-электролитного гомеостаза. Как уже объяснялось выше, вклад КЦЖК в управление движением воды и ионов складывается не только из контроля прохождения их по трансцеллюлярному пути, но и с помощью регуляции параклеточного пути движения воды и электролитов. КЦЖК модулируют в зависимости от осмоляльности просвета толстой кишки количество порообразующих белков в плотных контактах и таким образом могут уменьшать и/или увеличивать трансэпителиальную резистентность для воды и ионов натрия.

С позиций современной физиологии следует подчеркнуть особую роль толстой кишки в осуществлении неэкскреторных функций. Они направлены на поддержание стабильного состояния микробиоты, водно-электролитного постоянства внутренней среды организма, синтеза КЦЖК, нейромедиаторов, гормонов и многих других форм деятельности. Указанные функции в физиологии принято обозначать как метаболические и инкреторные. Последние связаны, прежде всего, с синтезом и секрецией в локальный и системный кровоток жирных кислот с короткой цепью.

Жирные кислоты с короткой цепью передают химические сигналы в организме человека

КЦЖК выступают в роли триггера и запускают множество физиологических и клинических эффектов на разном удалении от места синтеза указанных жирных кислот. Такие молекулы принято относить к химическим сигнальным веществам (рис. 5). В самой толстой кишке и во многих смежных с ней клетках и органах располагаются рецепторы, которые ≪понимают язык≫ химического сигнала, в данном случае КЦЖК. Рецептор связывается с сигнальной молекулой – КЦЖК, и в клеткемишени происходят функциональные изменения, многообразие которых описано нами выше. Такой тип взаимодействия КЦЖК с клетками-мишенями получил название локального пути. Передача химического сигнала, действие КЦЖК, в таких случаях осуществляется через интерстициальную жидкость пара- или юкстакринно. Если КЦЖК оказывает свое действие после попадания в кровоток, то такой путь сигнального действия называется эндокринным (рис. 6, 7). С помощью изложенных механизмов, КЦЖК в толстой кишке и на отдалении от нее инициирует впечатляющий спектр химической сигнализации с целью активации и/или ингибирования локальных и системных нейрональных и гормональных цепей.

Рис. 5. Схема клетки-мишени с рецепторами и КЦЖК как сигнальная молекула	Рис. 7. Схема, поясняющая локальный и системный пути действий КЦЖК
Рис. 6. Схема локального механизма сигнального действия КЦЖК

Многообразное действие КЦЖК и клинические проявления этого действия позволяют относить молекулы КЦЖК к классу универсальных сигнальных химических носителей передачи информации в организме человека. Хотя три КЦЖК имеют схожие свойства, имеется значительная теоретическая, экспериментальная и клиническая база знаний, что масляная кислота (бутират), в частности, играет уникальную роль в обеспечении многосторонних неэкскреторных и известных достаточно давно экcкреторных функций толстой кишки человека. О чем мы подробно ознакомили читателя. Причем синтез и абсорбцию КЦЖК следует оценивать как важный механизм адаптивной деятельности толстой кишки, в результате которой целый организм ≪экономит≫ воду и важные ионы, а также молекулы АТФ не только в локальном участке.

ТЕРАПИЯ ДЕФИЦИТА КЦЖК

Большая часть функциональных и органических заболеваний толстой кишки сопровождается нарушением процессов ферментации КЦЖК, что приводит к изменению их состава и концентрации в просвете. В частности, недостаток масляной кислоты приводит к структурным и функциональным изменениям на уровне колоноцита и организма в целом. В связи с этим разработан ряд лечебных мероприятий по коррекции дефицита жирных кислот с короткой цепью:

• назначение препаратов пробиотической группы;

• применение препаратов пребиотической группы.

Пробиотики в своем составе содержат микроорганизмы, участвующие в синтезе КЦЖК. Монотерапия пробиотиками в лечебной практике имеет ряд недостатков. Пробиотики не всегда могут обеспечить восстановление и поддержание оптимального состояния кишечного микробиоценоза; инактивируются под действием желудочного сока, желчи, ферментов; могут воздействовать лишь на отдельные микробиоценозы; часто имеют невысокую исходную концентрацию микроорганизмов в назначаемых препаратах из-за нарушения условий их хранения. 

Наряду с пробиотиками используются для коррекции дефицита КЦЖК и пребиотики. Пребиотики селективно стимулируют рост и/или размножение, метаболическую активность одного вида или определенной группы микроорганизмов собственной микрофлоры хозяина.

Пребиотическим эффектом обладают: пищевые волокна; полисахариды (инулин, пектины, декстрин); олигосахариды (лактитол, лактулоза, фруктоолигосахариды, галактоолигосахариды); моносахариды (ксилит, рафиноза); растительные и микробные экстракты (дрожжевой, морковный, картофельный, кукурузный, рисовый, тыквенный, чесночный); аминокислоты (валин, аргинин, глутаминовая кислота); антиоксиданты (витамины А, С, Е, каротиноиды, соли селена); ненасыщенные жирные кислоты (эйкозопентаеновая кислота); экстракты различных водорослей.

Механизм действия пребиотиков обусловлен тем, что они являются пищей для сахаролитической флоры, к которой относят облигатные штаммы бифидо- и лактобактерий и молочнокислых стрептококков. В толстой кишке пребиотики служат дополнительным ≪топливом≫ для интенсификации естественных процессов ферментации, которые были нарушены в результате заболевания. Образовавшиеся в результате этого летучие жирные кислоты – масляная, уксусная и пропионовая оказывают положительные клинические эффекты, которые описаны выше. Пребиотики, в отличие от пробиотиков, не изменяют свою активность при воздействии агрессивных сред пищеварительной системы, селективно стимулируют рост собственной эндогенной микрофлоры и являются лечебным энергетическим субстратом для нарушенной заболеванием собственной микрофлоры хозяина. Пребиотики, по лечебным воздействиям, обеспечивают более стойкий клинико-бактериологический эффект.

Заключение

Функциональная значимость толстой кишки в учебных пособиях по многим отраслям медицины до сей поры определяется ее вкладом в формирование иммунологической реактивности организма человека, а именно защите организма хозяина от патогенных микроорганизмов, поддержании необходимых уровней лизоцима, секреторных иммуноглобулинов, в основном IgA, интерферона, цитокинов, пропердина и комплемента, синтезе витаминов (фолиевая кислота, цианокобаламин, филлохиноны), других физиологически активных веществ и деградации токсичных продуктов метаболизма нутриентов, ферментов, желчи и других, поступивших из вышележащих отделов пищеварительного тракта. Сложилось представление о том, что толстая кишка в отличие от тонкой не участвует в системных механизмах обеспечения гомеостаза целого организма. А также, что микрофлора толстой кишки способна переваривать небольшое количество целлюлозы, снабжая организм несколькими калориями дополнительных нутриентов. Этот источник энергии существен для травоядных животных, у человека же он играет незначительную роль. Действительно, транзитный химус, достигающий толстой кишки у здоровых людей, практически не содержит пластических и энергетических веществ: простых углеводов, аминокислот, жирных кислот с длинной цепью и глицеридов, поскольку они подверглись гидролизу и абсорбции в тонкой кишке.

Вправе задаться вопросом, откуда поставляется АТФ для той разносторонней деятельности колоноцитов, о которой подробно рассказано выше?

Дело в том, что незначительная доля органических веществ не подвергается гидролизу в тонкой кишке. Это прежде всего пищевые волокна: целлюлоза, гемицеллюлоза, пектины и лигнины. Указанные вещества не перевариваются, так как у человека отсутствуют ферменты для их гидролиза. Ферментацию полисахаридов осуществляют бактерии, населяющие толстую кишку. Благодаря расщеплению целлюлозы и других грубоволокнистых веществ, в толстой кишке синтезируются короткоцепочечные жирные кислоты. Жирные кислоты с короткой цепью абсорбируются в цитоплазму колоноцита, где в митохондриях из них образуется АТФ. Эти молекулы поставляют 70% энергии для обеспечения локальных процессов в толстой кишке, а оставшиеся 30% этой энергии расходуется на нужды целого организма (рис. 8).

Рис. 8. Путь синтеза и использования КЦЖК для работы натрий-калиевого насоса базолатеральной мембраны колоноцита

По материалам: Н.П.Ерофеев с соавт. Клиническая физиология толстой кишки. Механизмы действия короткоцепочечных жирных кислот в норме и при патологии: монография / Санкт-Петербург: Форте Принт, 2012. – 56 с.

См. отдельно: Польза для здоровья короткоцепочечных жирных кислот

к разделу о КЦЖК

Будьте здоровы!