Микробиоценозы открытых полостей и мукозальный иммунитет

Рис. Алгоритм функционирования колонизационной резистентности слизистых

Введение

Микрофлора человека является основой его микроэкологии и оказывает непосредственное влияние на жизнедеятельность и состояние макроорганизма. Микробиоценоз открытых полостей макроорганизма – динамическая микроэкологическая система, которая выполняет или регулирует многочисленные функции макроорганизма. В систему микробиоценоза входит макроорганизм, его микрофлора (совокупность типичных для определенного биологического вида и конкретного биотопа ассоциаций микроорганизмов) и окружающая среда. Для окружающей среды характерны единство и способность к саморегуляции, она является интегральной частью организма хозяина и, в частности, местного иммунитета. Человеку свойственен только ему присущий микроэкологический гомеостаз. Показатели состояния микробиоценозов отражают состояние реактивности макроорганизма – способности организма отвечать на воздействия внешней среды изменением своей жизнедеятельности, тем самым адаптироваться к различным условиям обитания.

Единство системы микробиоценозов слизистых открытых полостей и мукозального иммунитета

Слизистые открытых полостей макроорганизма представляют собой единую систему. Их барьерная функция определяется состоянием колонизационной резистентности – способностью микрофлоры и макроорганизма совместно защищать экосистему слизистых от патогенных микроорганизмов; является показателем состояния микробиоценоза биотопа [1–5].

Под местным (мукозальным) иммунитетом подразумевается комплекс клеточных и секреторных неспецифических и специфических реакций, включающий барьерные функции клеток кожи и слизистых оболочек, фагоцитарную активность нейтрофилов и макрофагов, Т-клеточный иммунитет, антитела, антимикробные белки внешних секретов, ингибиторы ферментов, цитокины. Местный иммунитет не отождествляется с секреторным иммунитетом, но в качестве его центрального звена рассматривается В-клеточный ответ лимфоидной ткани слизистых оболочек с участием железистого эпителия, поставляющего секреторный компонент.

Понятие местного иммунитета в настоящее время включает совокупность реагирования всех клеток лимфоидного ряда, заселяющих слизистые оболочки, совместно с макрофагами, нейтрофильными и эозинофильными гранулоцитами, тучными клетками и другими клетками соединительной ткани и эпителия [3, 6–11]. Следовательно, микробиоценозы слизистых открытых полостей и мукозальный иммунитет можно рассматривать как интегральную структурно-функциональную систему организма.

Взаимодействие микрофлоры биотопа с толл-подобными рецепторами

При изучении урогенитальных хламидиоза и уреаплазмоза, острых инфекционных заболеваний верхних дыхательных путей, в том числе острых и хронических бронхитов, установлена взаимосвязь толл-подобных рецепторов (Toll-like receptor, TLR) и микрофлоры биотопа. TLR контролируют запуск цитокинового каскада местной антиинфекционной резистентности, через который активируются иммуноглобулиновое звено и воспалительная реакция. Микрофлора биотопа определяет колонизационную резистентность слизистых (рис.), характеризующую течение инфекционного процесса, выраженность клинических и лабораторных проявлений и исход заболевания (излечение, хронизация). Колонизационная резистентность выступает как неотъемлемая часть мукозального иммунитета [7, 8, 12–19].

Функцию TLR оценивали оригинальным запатентованным методом определения уровня экспрессии генов TLR с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) в реальном времени с обратной транскрипцией с использованием специфических праймеров. Предложенный метод оценки TLR можно рассматривать как дополнительный лабораторный тест, уточняющий клинические формы и прогнозирующий исход заболевания [8, 14, 20–22].

Установлено, что патогенные и условно-патогенные микроорганизмы (УПМ), попадая на слизистые, взаимодействуют с TLR эпителиальных клеток и запускают через активизацию цитокиновой системы воспалительную реакцию. TLR-2 и TLR-4 реагируют на бактериальные патогены, а TLR-3 и TLR-8 – на вирусные. При взаимодействии возбудителя с чувствительными для него клеточными элементами слизистых TLR клеток отвечают экспрессией генов как на патогенные, так и на условно-патогенные микроорганизмы, а при взаимодействии возбудителя с нечувствительными для него клетками эпителия слизистых – только на УПМ.

При остром и хроническом инфекционных процессах ведущими этиологическими факторами инфекционного процесса являются ассоциации из бактериальных и вирусных патогенов, а также УПМ. Различные уровни активации экспрессии генов TLR-2, TLR-4, TLR-3, TLR-8 зависят от качественного состава микробных сообществ (в частности, от превалирования грамположительных или грамотрицательных возбудителей или вирусных патогенов), присутствующих на слизистых оболочках открытых полостей организма. Активация экспрессии генов TLR-2, TLR-4, TLR-3, TLR-8 происходит более выраженно в ответ на патогенные и условно-патогенные микроорганизмы и менее выраженно – на нормофлору. Показатели уровней обсемененности УПМ прямо коррелируют с показателями уровней экспрессии генов TLR-2, TLR-4, TLR-3, TLR-8. Уровни экспрессии генов TLR-2, TLR-4, TLR-3, TLR-8 служат критериями оценки выраженности урогенитального хламидиоза и воспалительного процесса. Повышение экспрессии генов TLR-2, TLR-4, TLR-3, TLR-8 коррелирует с тяжестью клинических проявлений, а при выздоровлении их снижение свидетельствует об эрадикации возбудителя. Естественная или приобретенная супрессия генов TLR-2, TLR-4, TLR-3, TLR-8 обусловливает хроническое течение инфекции. При остром инфекционном процессе выявление низких уровней TLR-2, TLR-4, TLR-3, TLR-8 указывает на начало хронизации инфекционного процесса.

При инфекционных поражениях открытых полостей организма родовой и видовой состав патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, выделенных от больных, служит дополнительным объективным критерием тяжести течения инфекционного процесса, а также позволяет дифференцированно судить об эффективности проводимой антибактериальной терапии и вносить необходимые коррективы в нее. Острое течение инфекционного процесса сопровождается достоверным снижением уровней индигенной микрофлоры в пристеночном и просветном биотопах слизистых, повышенной колонизацией их УПМ, многократным повышением уровней экспрессии генов TLR-2, TLR-4, TLR-3, TLR-8, цитокинов (интерлейкин (ИЛ)-1-бета, ИЛ-8, интерфенон (ИФН) гамма), фактора некроза опухоли (ФНО) альфа, иммуноглобулинов (Ig) IgG, IgA, sIgA, IgM и секреторного компонента (sc) и выраженностью местной воспалительной реакции (выявлена достоверная корреляционная зависимость между изменениями уровней перечисленных факторов), что свидетельствует о хорошей местной антиинфекционной резистентности. Хроническое течение инфекционного процесса, по сравнению с острым течением, сопровождается при обострении менее выраженными достоверными снижением уровней индигенной микрофлоры в пристеночном и просветном биотопах слизистых, повышением УПМ, повышением уровней экспрессии генов TLR-2, TLR-4, TLR-3, TLR-8, цитокинов ИЛ-1-бета, ИЛ-8, ИФН-гамма, ФНО-альфа, иммуноглобулинов IgG, IgA, sIgA, IgM и sc и слабо выраженной местной воспалительной реакцией, что свидетельствует о нарушении и снижении мукозальной антиинфекционной резистентности [8, 15, 22–25].

С учетом приведенных выше сведений и положений для оценки колонизационной резистентности слизистых открытых полостей организма была предложена оригинальная методология оценки нарушений их микробиоценозов [16, 26–31, 32, 33]*. При оценке состояния мукозального иммунитета предлагается следующая трактовка показателей выраженности нарушений микробиоценозов (дисбактериозов): высокая степень нарушения микробиоценоза свидетельствует о хорошем состоянии мукозального иммунитета и антиинфекционной резистентности. Чем ниже степень нарушения микробиоценоза, тем хуже состояние мукозального иммунитета и антиинфекционной резистентности (происходит хронизация инфекционного процесса и удлиняется период выздоровления).

Оценка выраженности нарушений микробиоценоза влагалища

Нормоценоз влагалища. Наличие на поверхности эпителиоцитов менее 25 бактериальных клеток, представленных грамположительными палочками. Количество лейкоцитов менее 10 в поле зрения. Отсутствие ключевых клеток (I степень чистоты мазка). Содержание в отделяемом 6–8 lg КОЕ/г лактобацилл. Содержание в соскобном материале 7–10 lg КОЕ/г лактобацилл. Отсутствие в отделяемом и в соскобном материале условно-патогенной факультативно-анаэробной и облигатно-анаэробной микрофлоры. Концентрация в смыве IgA 0 мкг/мл, sIgA ≤ 10 мкг/мл, IgM 0 мкг/мл, sc ≤ 10 мкг/мл.

Промежуточный тип микробиоценоза влагалища. Наличие на поверхности эпителиоцитов 25–50 бактериальных клеток, представленных грамположительными палочками, единичными грамположительными кокками и грамотрицательными палочками. Количество лейкоцитов 10–20 в поле зрения. Отсутствие ключевых клеток (II степень чистоты мазка). Содержание в отделяемом 4–5 lg КОЕ/г лактобацилл, 3–4 lg КОЕ/г условно-патогенной факультативно-анаэробной или облигатно-анаэробной микрофлоры и/или содержание в соскобном материале 5–6 lg КОЕ/г лактобацилл, 1–2 lg КОЕ/г условно-патогенной факультативно-анаэробной или облигатно-анаэробной микрофлоры. Концентрация в смыве IgA ≤ 10 мкг/мл, sIgA 11–15 мкг/мл, IgM ≤ 10 мкг/мл, sc 10–25 мкг/мл.

Дисбиоз влагалища. Наличие на поверхности эпителиоцитов 50–100 бактериальных клеток, представленных грамположительными палочками, грамположительными кокками и грамотрицательными палочками, при количестве лейкоцитов 20–40 в поле зрения. Наличие ключевых клеток менее 5 в поле зрения (III степень чистоты мазка). Содержание в отделяемом 1–3 lg КОЕ/г лактобацилл, 5–7 lg КОЕ/г условно-патогенной факультативно-анаэробной микрофлоры и 3–4 lg КОЕ/г условно-патогенной облигатно-анаэробной микрофлоры и/или содержание в соскобном материале 3–4 lg КОЕ/г лактобацилл, 3–4 lg КОЕ/г условно-патогенной факультативно-анаэробной микрофлоры и 5–7 lg КОЕ/г условно-патогенной облигатно-анаэробной микрофлоры. Концентрация в смыве IgA 11–15 мкг/мл, sIgA 16–30 мкг/мл, IgM 11–20 мкг/мл, sc 26–50 мкг/мл.

Бактериальный вагинит. Наличие на поверхности эпителиоцитов не менее 100 бактериальных клеток, представленных единичными грамположительными палочками и обильной грамотрицательной и грамположительной палочковой и кокковой флорой, при количестве лейкоцитов не менее 40 в поле зрения. Количество ключевых клеток не менее 5 в поле зрения (IV степень чистоты мазка). Отсутствие в отделяемом лактобацилл. Содержание в отделяемом 5–6 lg КОЕ/г монокультуры условно-патогенной факультативно-анаэробной или облигатно-анаэробной микрофлоры и/или содержание в соскобном материале 1–3 lg КОЕ/г лактобацилл, 6–8 lg КОЕ/г монокультуры условно-патогенной факультативно-анаэробной или облигатно-анаэробной микрофлоры. Концентрация в смыве IgA > 15 мкг/мл, sIgA > 30 мкг/мл, IgM > 20 мкг/мл, sc > 50 мкг/мл.

Оценка выраженности нарушений микробиоценоза цервикального канала

Нормоценоз микробиоценоза цервикального канала. Количество лейкоцитов < 4 в поле зрения. Содержание в соскобном материале 1–2 lg КОЕ/г УПМ. Концентрация в смыве IgG ≤ 8 мкг/г белка, sIgA ≤ 7 мкг/г белка, sc ≤ 8 мкг/г белка.

Промежуточный тип микробиоценоза цервикального канала. Количество лейкоцитов 8–10 в поле зрения. Содержание в соскобном материале 2–3 lg КОЕ/г УПМ. Концентрация в смыве IgG 10–13 мкг/г белка, sIgA 11–14 мкг/г белка, sc 13–19 мкг/г белка.

Дисбиоз микробиоценоза цервикального канала. Количество лейкоцитов 14–40 в поле зрения. Содержание в соскобном материале 3–4 lg КОЕ/г УПМ. Концентрация в смыве IgG 30–40 мкг/г белка, sIgA 20–30 мкг/г белка, sc 30–40 мкг/г белка.

Бактериальный вагинит микробиоценоза цервикального канала. Количество лейкоцитов > 40 в поле зрения. Содержание в соскобном материале > 4 lg КОЕ/г УПМ. Концентрация в смыве IgG > 40 мкг/г белка, sIgA > 30 мкг/г белка, sc > 40 мкг/г белка.

Оценка выраженности нарушений микробиоценоза ротоглотки

Нормоценоз. Микроэкологические нарушения отсутствуют. Наличие индигенной микрофлоры: Streptococcus spp. в количестве 5–6 lg КОЕ/г, Neisseria spp. – 4–6 lg КОЕ/г при концентрации в слюне IgA < 20 мкг/мл, sIgA < 20 мкг/мл, IgM 0 мкг/мл, IgG < 50 мкг/мл, sc < 50 мкг/мл.

Промежуточный тип (I степень дисбиотических нарушений). Характеризуется нарастанием нормофлоры (Streptococcus spp. – до 6–7 lg КОЕ/г, Neisseria spp. – 6–7 lg КОЕ/г) и появлением УПМ в количестве до 3–4 lg КОЕ/г при концентрации в слюне IgA 20–50 мкг/мл, sIgA 20–50 мкг/мл, IgM < 10 мкг/мл, IgG 50–100 мкг/мл, sc 50–100 мкг/мл.

Дисбиоз (II степень дисбиотических нарушений) ротоглотки. Повышение количества нормофлоры (Streptococcus spp. – 6–7 lg КОЕ/г, Neisseria spp. – 6–7 lg КОЕ/г), повышение уровня факультативно-анаэробной УПМ до 4–5 lg КОЕ/мл, появление вирулентных вариантов УПМ, характеризующихся выраженными факторами патогенности, при концентрации в слюне IgA 50–100 мкг/мл, sIgA 50–100 мкг/мл, IgM 10–30 мкг/мл, IgG 100–200 мкг/мл, sc 100–200 мкг/мл.

Выраженный воспалительный процесс (III степень дисбиотических нарушений). Характеризуется значительным повышением содержания Streptococcus spp. – 7–8 lg КОЕ/г, Neisseria spp. – 7–8 lg КОЕ/г, УПМ и количества вирулентных микроорганизмов до 6–8 lg КОЕ/мл при концентрации в слюне IgA > 100 мкг/мл, sIgA > 100 мкг/мл, IgM > 30 мкг/мл, IgG > 200 мкг/мл, sc > 200 мкг/мл.

Оценка выраженности нарушений микробиоценоза кишечника

Нормоценоз. Содержание кишечной палочки ≥ 8 lg КОЕ/г, лактобацилл ≥ 7 lg КОЕ/г, бифидобактерий ≥ 9 lg КОЕ/г, отсутствие УПМ при содержании в копрофильтратах IgA < 10 мкг/мл, sIgA < 10 мкг/мл, IgM 0 мкг/мл, IgG < 10 мкг/мл, sc < 10 мкг/мл.

I степень дисбактериоза кишечника. Характеризуется повышенным или пониженным содержанием кишечной палочки (≥ или ≤ 8 lg КОЕ/г), снижением содержания лактобацилл (≤ 6 lg КОЕ/г) и бифидобактерий (≤ 9 lg КОЕ/г) при содержании в копрофильтратах IgA ≤ 10 мкг/мл, sIgA ≤ 10 мкг/мл, IgM ≤ 5 мкг/мл, IgG 10–20 мкг/мл, sc ≤ 10 мкг/мл.

II степень дисбактериоза кишечника. Характеризуется сниженным содержанием кишечной палочки (≤ 8 lg КОЕ/г), лактобацилл (≤ 6 lg КОЕ/г) и бифидобактерий (≤ 8 lg КОЕ/г), появлением УПМ в количестве ≥ 4 lg КОЕ/г, при содержании в копрофильтратах IgA 10–20 мкг/мл, sIgA 10–20 мкг/мл, IgM 5–10 мкг/мл, IgG 20–40 мкг/мл, sc 10–20 мкг/мл.

III степень дисбактериоза кишечника. Характеризуется значительным снижением содержания кишечной палочки с неизмененными ферментативными свойствами (≤ 6 lg КОЕ/г), появлением слабоферментирующей и/или гемолизирующей кишечной палочки (≥ 4 lg КОЕ/г), значительным содержанием лактозонегативных энтеробактерий, грамотрицательных, глюкозу не ферментирующих бактерий, кокковой флоры (≥ 6 lg КОЕ/г), резким снижением содержания лактобацилл и бифидобактерий – ≤ 5 lg КОЕ/г и ≤ 7 lg КОЕ/г соответственно, при содержании в копрофильтратах IgA > 20 мкг/мл, sIgA > 20 мкг/мл, IgM > 10 мкг/мл, IgG > 40 мкг/мл, sc > 20 мкг/мл.

Заключение

Впервые выявлено, что взаимодействие микробиоценозов слизистых открытых полостей макроорганизма носит динамический характер, обеспечивает жизненно необходимый оптимальный уровень реактивности макроорганизма и его антиинфекционную резистентность. Это подтверждает роль микроорганизмов в обучении защитных систем макроорганизма в процессе онтогенеза. Установлено, что запуск инфекционного процесса невозможен без взаимодействия микроорганизмов биотопов слизистых и возбудителей инфекционных заболеваний с TLR.

Впервые представлен алгоритм функционирования колонизационной резистентности слизистых как интегральной составляющей местной антиинфекционной резистентности и мукозального иммунитета в целом. Благодаря предложенному запатентованному способу оценки колонизационной резистентности слизистых представляется возможным объективно оценивать степень нарушения микробиоценозов. Регистрация показателей уровней TLR, цитокинов и иммуноглобулинов слизистых имеет диагностическое и прогностическое значение, а также позволяет судить об эрадикации патогена.