Микрофлора — состав микроорганизмов в среде обитания¶
Микрофлора — совокупность микроорганизмов (бактерий, грибов, вирусов, простейших), постоянно обитающих в определённой среде организма или экосистемы. Термин широко применяется в медицине и биологии для обозначения нормальной микробиоты человека и животных, хотя строго ботанический смысл слова («флора») к бактериям неприменим. В современной научной литературе чаще используется синоним «микробиота».
¶Происхождение термина
Слово «микрофлора» вошло в научный оборот в конце XIX — начале XX века, когда после работ Луи Пастера стало ясно, что поверхности и полости организма населяют многочисленные микроорганизмы. Первоначально их объединяли под обобщённым названием «микрофлора» по аналогии с растительным миром — «флорой». Термин закрепился в русскоязычной медицинской традиции, тогда как в англоязычной литературе с 2000-х годов вытеснен словом «microbiota» (микробиота), а совокупность генов микроорганизмов обозначается как «microbiome» (микробиом).
¶Микрофлора человека
¶Кожа
Кожа взрослого человека заселена примерно 1000 видов микроорганизмов, общая численность которых оценивается в 10¹² клеток. Состав зависит от влажности, кислотности, сального分泌 и температуры участка. Наиболее распространены роды Staphylococcus, Corynebacterium, Cutibacterium, Propionibacterium и Malassezia (грибы). Микрофлора кожи выполняет барьерную функцию, конкурируя с патогенами за питательные вещества и местообитания.
¶Желудочно-кишечный тракт
Кишечная микрофлора — самая изученная и многочисленная экосистема организма. В толстой кишке обитает до 10¹¹–10¹² бактериальных клеток на грамм содержимого, суммарно — около 38 триллионов микроорганизмов, что сопоставимо с числом собственных клеток человека. Основные филумы: Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria и Verrucomicrobia.
Кишечная микрофлора участвует в:
- ферментации неперевариваемых полисахаридов с образованием короткоцепочечных жирных кислот (бутирата, пропионата, ацетата);
- синтезе витаминов K, B12, фолиевой кислоты, биотина;
- созревании и функционировании иммунной системы (около 70–80 % иммунных клеток организма находятся в кишечнике);
- защите от патогенных бактерий через колонизационную резистентность.
¶Ротовая полость
В ротовой полости обитает более 700 видов бактерий, включая роды Streptococcus, Veillonella, Neisseria, Porphyromonas, Fusobacterium. Состав формируется уже при рождении и зависит от типа вскармливания, гигиены и рациона. Дисбиоз ротовой полости связан с развитием кариеса и пародонтита.
¶Дыхательные пути
Лёгкие традиционно считались стерильными, однако исследования 2010-х годов показали наличие низкого, но стабильного микробного сообщества, преимущественно из представителей Veillonella, Prevotella и Streptococcus. Носоглотка заселена плотнее и содержит Haemophilus, Moraxella, Corynebacterium.
¶Мочеполовая система
До недавнего времени мочевыводящие пути считались стерильными; современные методы секвенирования выявили в моче низкое разнообразие бактерий, преимущественно Lactobacillus у женщин. Влагалищная микрофлора представлена преимущественно лактобациллами, которые поддерживают кислую среду (pH 3,8–4,5) и защищают от бактериального вагиноза и молочницы.
¶Формирование микрофлоры
Первое заселение новорождённого происходит при прохождении через родовые пути: доминируют Lactobacillus и Prevotella. При кесаревом сечении первичная флора формируется из кожных и госпитальных штаммов (Staphylococcus, Corynebacterium). Грудное вскармливание обогащает кишечник Bifidobacterium за счёт олигосахаридов грудного молока. К 3–5 годам состав приближается к взрослому и остаётся относительно стабильным до старости, когда разнообразие снижается.
¶Дисбиоз
Дисбиоз (дисбактериоз) — нарушение количественного и качественного состава микрофлоры. Причинами служат антибиотикотерапия, стресс, нерациональное питание, хирургические вмешательства, иммунодефициты. Дисбиоз кишечника ассоциирован с воспалительными заболеваниями кишечника, синдромом раздражённого кишечника, ожирением, сахарным диабетом 2 типа, аллергическими заболеваниями и рядом нейродегенеративных состояний, хотя причинно-следственные связи во многих случаях продолжают уточняться.
¶Микрофлора и иммунитет
Микробиота стимулирует развитие лимфоидной ткани кишечника, обучает T-клетки различать безобидные и патогенные антигены, влияет на баланс провоспалительных и противовоспалительных реакций. Стерильные (гнотобиологические) животные имеют недоразвитую иммунную систему, что подтверждает ключевую роль микрофлоры в её созревании.
¶Методы изучения
До 2000-х годов микрофлору изучали преимущественно культуральным методом (посевом на питательные среды), что позволяло выявить лишь 1–10 % видов, пригодных для роста в лабораторных условиях. С внедрением 16S рРНК-секвенирования и метагеномного анализа стало возможным описывать состав сообществ без культивирования. В России исследованиями микрофлоры кишечника занимаются Институт микробиологии РАН, НИИ эпидемиологии им. Н. Ф. Гамалеи и ряд медицинских центров.
¶Применение
Знание состава микрофлоры используется в клинической медицине для разработки пробиотиков, пребиотиков и синбиотиков, в фаготерапии, а также при трансплантации фекальной микробиоты (ФМТ) — методе лечения рецидивирующей Clostridioides difficile-инфекции, признанного эффективным в клинических рекомендациях. Микробиологический анализ (бакпосев) применяется для диагностики урогенитальных инфекций, дисбиоза кишечника и раневых инфекций.
¶Источники
- Дубынин В. Б., Хлебников А. И. «Функции живого вещества: нейрофизиологические и микробиологические аспекты»
- ГОСТ Р 59537-2021 «Микробиология пищевых продуктов»
- Отчёты Института микробиологии РАН по микробиоте человека
- Материалы Всероссийской конференции «Микробиология и иммунология»
- Научные обзоры по теме «Human Microbiome Project» (NIH)