Роль синдрома избыточного бактериального роста в нарушении пищеварительной, всасывательной и двигательной функций тонкой кишки у больных метаболическим синдромом

Вахрушев Я.М., Ляпина М.В., Лукашевич А.П., Михеева П.С.
ФГБОУ ВО «Ижевская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения РФ

Вахрушев Яков Максимович — д. м. н., профессор, заведующий кафедры пропедевтики внутренних болезней с курсом сестринского дела
Ляпина Мария Витальевна — к. м. н., ассистент кафедры пропедевтики внутренних болезней с курсом сестринского дела
Лукашевич Анна Павловна — ассистент кафедры пропедевтики внутренних болезней с курсом сестринского дела
Михеева Полина Сергеевна — врач-ординатор

Ляпина Мария Витальевна (Lyapina Mariya V.) marialyapina(a)yandex.ru

Резюме

Цель работы. Исследование значимости микробиоты в нарушении пищеварительной, всасывательной и моторной функции тонкой кишки (ТК) при метаболическом синдроме (МС).

Материалы и методы. Обследовано 58 пациентов с МС. Для оценки процессов пищеварения и всасывания в кишечнике проводили нагрузочные пробы с моно-, ди- и полисахаридами. Моторно-эвакуаторную функцию ТК изучали с помощью гастроэнтеромонитора ГЭМ-01 «Гастроскан-ГЭМ». В определении синдрома избыточного бактериального роста (СИБР) в ТК использовали водородный дыхательный тест с лактулозой. Состояние микробиоценоза толстой кишки определяли путем посева кала на различные селективные питательные среды.

Результаты. При МС отмечено нарушение всех этапов гидролизно-резорбционного процесса в ТК. Отмечено угнетение полостного и пристеночного гидролиза углеводов, усиление всасывания моносахаридов в проксимальном отделе ТК. При проведении периферической электрогастроэнтероколографии у большинства больных МС отмечено нарушение двигательной функции кишечника, усугубляющееся в постпрандиальном периоде. У 40 % больных выявлен СИБР, причем в 72 % случаев он локализуется в дистальном отделе ТК на фоне недостаточности илеоцекального клапана и нарушения пропульсивной моторики кишечника. Установлена закономерность между выраженностью СИБР и нарушением процессов пищеварения, всасывания и моторики ТК.

Заключение. Получена новая информация о сопряженности нарушения функционального состояния ТК и микробиоценоза кишечника у больных с МС.

Ключевые слова: Метаболический синдром, тонкая кишка, синдром избыточного бактериального роста, микробиота, пищеварение, всасывание, моторика кишечника

Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология 2017; 147 (11): 42–48

В последнее время большой интерес вызывает изучение роли тонкой кишки (ТК) в развитии метаболического синдрома (МС), являющейся одним из центральных органов в регуляции обмена веществ [1, 2]. К факторам, определяющим эффективное освоение питательных веществ в желудочно-кишечном тракте, относят микробиоту кишечника. Выделенные и изученные микроорганизмы пищеварительного тракта ферментируют практически все пищевые углеводы, белки и липиды [3]. Бактерии участвуют в синтезе витаминов и освоении микроэлементов [4]. Полезная микробиота обеспечивает питание эпителиоцитов продуктами метаболизма (короткоцепочечными жирными кислотами) и, следовательно, способствует лучшему всасыванию нутриентов [5]. Однако, взаимодействие гидролизно-резорбционной системы и микробиоты при МС остается недостаточно изученным. Это связанно с ограниченностью методических подходов в клинических условиях, позволяющих изучать метаболические функции ТК.

Цель работы – исследование значимости микробиоты в нарушении пищеварительной, всасывательной и моторной функции ТК при МС.

Материал и методы исследования

У 58 больных с МС проведено комплексное изучение функционального состояния тонкой кишки. В верификации МС использованы критерии диагностики, предложенные Всероссийским научным обществом кардиологов (2009). Критериями исключения из исследования явились: беременность и лактация, воспалительные заболевания кишечника, заболевания эндокринной системы (установленный сахарный диабет 1 и 2 типа, заболевания щитовидной железы и других желез внутренней секреции), туберкулез и онкологические заболевания любой локализации, хронические вирусные гепатиты, циррозы печени, применение антибактериальных и слабительных препаратов в последние 4 недели.

Для изолированного исследования резорбтивных процессов использованы вещества, не подвергающиеся ферментативной обработке в ТК: глюкоза, D-ксилоза. Состояние пристеночного пищеварения оценивалось по результатам усвоения в тонкой кишке дисахарида сахарозы. Для характеристики полостного пищеварения в тонкой кишке использована проба с растворимым крахмалом. Уровень глюкозы в крови определяли натощак, затем оценивали прирост гликемии после перорального приема 50 г глюкозы, сахарозы или крахмала через 30, 60 и 120 минут на анализаторе «ЭКСКАН-Г» с глюкозооксидазной мембраной МГ-1. Содержание D-ксилозы в моче определяли методом, предложенным Roe и Rice, после приема ее внутрь в количестве 5 г в пятичасовой порции мочи.

В оценке моторно-эвакуаторной функции тонкой кишки применен гастроэнтеромонитор ГЭМ-01 «Гастроскан-ГЭМ». При этом учитывали числовые значения, характеризующие энергию (суммарную (Pi) и по частотным спектрам (Ps)), процентное отношение вклада каждого отдела ЖКТ в суммарную мощность (Pi/Ps)), ритмичность сокращений каждого отдела ЖКТ (Kritm), а также коэффициент соотношения (Pi/P(i+1)), представляющий собой отношение электрической активности вышележащего отдела к нижележащему (последний характеризует эвакуаторную функцию).

Определение избыточного бактериального роста (ИБР) в ТК осуществлялось путем анализа результатов водородного дыхательного теста (ВДТ). У пациентов определялось количество водорода в выдыхаемом воздухе натощак, затем через каждые 20 минут после нагрузки 20 г лактулозы в течение 2 часов. Нормальным результатом считался прирост концентрации водорода в выдыхаемом воздухе, начиная не ранее 60 минут исследования, более, чем на 10 ppm, по сравнению с исходным значением [6, 7].

Оценка микробиоценоза толстой кишки проведена по содержанию в 1 г кала кишечных палочек, бифидо- и лактобактерий, энтеро- и стрептококкоков, наличию золотистого стафилококка, клостридий, дрожжеподобных грибов, протея, клебсиелл, синегнойной палочки и прочих условно-патогенных микроорганизмов. В определении степени тяжести дисбиоза использована классификация И. Б. Куваевой, К. С. Ладодо (1991).

Результаты специальных лабораторно-инструментальных исследований сравнивали с показателями контрольной группы, которую составили 30 практически здоровых лиц в возрасте от 18 до 62 лет.

Обследование больных проводились на основе информированного добровольного согласия больного согласно приказу № 390н Минздравсоцразвития РФ от 23 апреля 2012 г. (зарегистрирован Минюстом РФ 5 мая 2012 г. под № 24082), с соблюдением этических принципов.

В статистической обработке полученных результатов применялись общепринятые методы описательной статистики с расчетом средних арифметических величин признака (М), стандартного отклонения (σ), ошибки средней (±m). Коэффициент Стьюдента (t) использовали при сравнении количественных величин в 2 группах. Также определяли вероятность ошибки (р). Межгрупповые различия считали статистически значимыми при вероятности справедливости нулевой гипотезы об отсутствии различия между группами (р) < 0,05. Для установления связи между показателями вычисляли коэффициент корреляции Пирсона (r).

Результаты исследования

Основными клиническими симптомами поражения ТК у больных с МС были вздутие живота (в 82,9 % случаях), чувство тяжести в животе после еды (в 43 %) и нарушение стула (в 63 %) в виде запора (в 29 %), полифекалии (в 47 %), диареи (в 32 %), чередования запоров и поносов (в 18 %). В 66,5 % случаях отмечен болевой синдром в околопупочной области. При физикальном обследовании выявлены симптомы полигиповитаминоза и качественных расстройств трофики (ломкость ногтей, выпадение волос, сухость кожи, фолликулярный кератоз, ангулярный стоматит, кровоточивость десен, глоссит) у 48 % больных. Обложенность языка желтовато-белым налетом выявлена в 96,7 % случаях, болезненность в точке Поргеса и околопупочной области – в 62 %, болезненность при пальпации отделов толстой кишки – в 35,0 %.

У больных с МС наблюдается нарушение мембранного и полостного этапов пищеварения. Так, при проведении нагрузочной пробы с сахарозой прирост уровня глюкозы в течение 30 минут в сравнении с контролем (2,5 + 0,14 ммоль/л) существенно не отличался (2,6 + 0,22 ммоль/л, р > 0,05), а через 60 минут был достоверно ниже (1,36 + 0,26 ммоль/л и 2,7 + 0,38 ммоль/л, соответственно, р < 0,05). Несмотря на более высокий уровень гликемии натощак у больных МС (5,42 ± 0,15 ммоль/л, р < 0,05) в сравнении с контролем (4,15 ± 0,36 ммоль/л), прирост после приема крахмала у больных был достоверно ниже как через 30 минут (0,4 + 0,02 ммоль/л и 1,54 + 0,31 ммоль/л, соответственно, р < 0,01), так и через 60 минут (0,36 + 0,06 ммоль/л и 1,65 + 0,41 ммоль/л, соответственно, р < 0,01), что указывает на нарушение полостного пищеварения в ТК при МС. При исследовании резорбционной функции ТК с помощью нагрузочной пробы с глюкозой в течение 30 минут прирост гликемии был сопоставим с контрольной группой (2,68 + 0,12 ммоль/л и 2,71 + 0,21 ммоль/л, р > 0,05), а через 60 мин был более выраженным, чем в группе здоровых лиц (3,09 + 0,15 ммоль/л и 2,87 + 0,44 ммоль/л, р > 0,05). Однонаправленные изменения всасывательной функции тонкой кишки установлены при использовании теста с D-ксилозой. У больных с МС отмечено повышение резорбции D-ксилозы в ТК в сравнении с контрольной группой – 2,05+0,05 г/л и 1,82+0,08 г/л соответственно, р < 0,05. По результатам периферической электрогастроэнтероколографии у большинства больных с МС (70 %) электрическая активность ДПК, тощей и подвздошной кишок натощак повышена по сравнению с контрольной группой. В пищевую фазу электрическая активность тощей и подвздошной кишок сопоставима с контролем. Электрическая активность ДПК в постпрандиальном периоде у 70 % больных низкая, что свидетельствует о недостаточном ответе ДПК на пищевую стимуляцию при МС (рис. 1).

Рисунок 1. Периферическая электрогастроэнтероколография: спектр, Pi/Ps,%. Тощаковая фаза (А) – электрическая активность желудка снижена, электрическая активность ДПК и тощей кишки повышена, пищевая фаза (Б) – электрическая активность желудка повышается, электрическая активность ДПК и тощей кишки снижена, электрическая активность подвздошной кишки повышена.

Дискоординация моторики между желудком и ДПК усугубляется в постпрандиальном периоде, при этом у 40 % больных появляется дуодено-гастральный рефлюкс (ДГР), который не наблюдался в тощаковую фазу исследования. Несмотря на то, что коэффициент соотношения ДПК/тощая кишка натощак у большинства больных (70 %) не изменен, в пищевую фазу у 60 % имеет низкие значения, что свидетельствует о снижении эвакуации из ДПК в тощую в постпрандиальном периоде. Между подвздошной и толстой кишками наблюдается дискоординация моторики, усугубляющаяся после пищевой стимуляции (рис. 2). Коэффициент ритмичности ДПК у 40 % больных снижен в обе фазы исследования, у 50 % – не изменен и лишь в 10 % случаев повышен. Значительное снижение ритмичности сокращений наблюдается на частотах тощей, подвздошной и толстой кишок как натощак, так и в постпрандиальном периоде, что указывает на ослабление пропульсивных сокращений кишечника у больных с МС. При корреляционном анализе выявлена умеренная отрицательная зависимость между показателями резорбции D-ксилозы (r = –0,68), глюкозы (r = –0,42) в ТК и частотой ее сокращений.

Рисунок 2. Периферическая электрогастроэнтероколография: спектр, Pi/P(i+1). Тощаковая фаза (А) – коэффициент соотношения ДПК/тощая кишка снижен, пищевая фаза (Б) – коэффициенты соотношения желудок/ДПК, ДПК/тощая кишка снижены, дискоординация моторики подвздошной и толстой кишок.

У 40 % больных с МС установлен избыточный бактериальный рост (ИБР) в ТК (отмечено существенное увеличение концентрации водорода в выдыхаемом воздухе более 10 ppm по сравнению с исходным значением ранее 60-й минуты исследования). Среди них у 28 % больных синдром избыточного бактериального роста (СИБР) возникал при сохраненной функции илеоцекального клапана (рис. 3), в ходе исследования отмечено 2 пика нарастания концентрации водорода – тонко- и толстокишечный. У 72 % больных СИБР развился на фоне недостаточности илеоцекального клапана (рис. 4): наблюдался прогрессирующий рост концентрации водорода, начавшийся ранее 60-й минуты исследования, без последующего снижения.

Рисунок 3 (слева). СИБР с сохраненной функцией илеоцекального запирательного аппарата. Рисунок 4 (справа). СИБР с нарушенной функцией илеоцекального запирательного аппарата

У 30 % больных МС выявлен СИБР в сочетании с дисбактериозом толстой кишки, отмечался только один ранний тонкокишечный пик концентрации водорода, затем концентрация водорода постепенно уменьшалась вплоть до конца исследования (рис. 5).

Рисунок 5. СИБР в сочетании с дисбиозом толстой кишки

У 30 % пациентов с МС выявлен дисбактериоз толстой кишки без СИБР. По-видимому, у этих больных имеется дефицит представителей нормальной микрофлоры толстой кишки, которые должны ферментировать лактулозу, либо они вытеснены патогенными штаммами микроорганизмов. Эти результаты, возможно, связаны и с замедленной моторикой пищеварительного тракта, т. е. за весь период исследования лактулоза, вероятно, так и не достигла толстой кишки.

При исследовании корреляции выявлена умеренная отрицательная связь между выраженностью ИБР и приростом гликемии через 30 мин после нагрузки крахмалом (r = –0,58, p < 0,05), т. е. чем более выражен ИБР, тем сильнее страдает полостное пищеварение в ТК. Корреляционный анализ между СИБР и мембранным пищеварением также показал умеренную отрицательную связь (r = –0,53, p < 0,05), то есть, чем более выражен избыточный бактериальный рост, тем меньше прирост гликемии после нагрузки сахарозой. Связь между СИБР и всасывательной функцией ТК положительная (r = 0,41, p < 0,05). В то же время выявлена умеренная отрицательная связь (r = –0,68, p < 0,05) между выраженностью СИБР и коэффициентом соотношения (Pi/P(i+1)) подвздошной кишки к толстой кишке, умеренная отрицательная связь (r = –0,57, p < 0,05) между коэффициентом ритмичности (Kritm) подвздошной кишки и СИБР, т. е. чем более выражено нарушение пропульсивной моторики кишечника, тем активнее ИБР в ТК. У 60 % больных с МС выявлен дисбиоз толстой кишки, при этом у 28 % больных отмечены различные варианты сочетанного нарушения микрофлоры толстой кишки. В большей степени отмечено снижение количества лактобактерий (менее 107 КОЭ/г у 24 % больных) и бифидобактерий (менее 107 КОЭ/г у 19 % больных). Выявлен дисбаланс в количестве и качестве кишечных палочек, среди которых отмечено увеличение лактозонегативных (22 % больных) и гемолитических (18 % больных) штаммов на фоне уменьшения доли полноценных E.coli (у 21 % больных).

Обсуждение полученных результатов

При МС наблюдается нарушение пищеварительной и всасывательной функции ТК, как на стадии абсорбции глюкозы, так и на уровне полостного гидролиза. Изменение усвоения сахарозы может быть связано не только с подавлением собственно кишечного пищеварения, но и с нарушением адсорбции ферментов (главным образом панкреатических), принимающих участие в мембранном пищеварении. Деятельность этих двух систем тесно связана [8, 9].

Известно, что поддержание нормальной экологии ТК обеспечивается низкой ph желудочного сока, эффективным пищеварением и всасыванием, а также пропульсивной кишечной перистальтикой [10, 11]. Развитие дисбиоза кишечника приводит к нарушению его функций. Снижение ферментативной активности бифидо- и лактобактерий обусловливает замедление процессов утилизации организмом человека биологически активных соединений, усиление бродильных и гнилостных процессов. Условно-патогенные бактерии вызывают нарушение процессов всасывания нутриентов, конкурируют с представителями нормофлоры за участие в процессах ферментации и усвоения питательных, поступающих с пищей [12]. По данным наших исследований установлена тесная взаимосвязь между ИБР и нарушением полостного гидролиза крахмала и пристеночного гидролиза сахарозы.

Новая научная информация получена о нарушении моторно-эвакуаторной функции кишечника у больных с МС. Во-первых, на фоне гипомоторной дискинезии двенадцатиперстной кишки и проксимального отдела ТК в постпрандиальном периоде создаются условия для более длительной экспозиции питательных веществ, приводящие к повышению резорбции глюкозы и липидов. Во-вторых, активность ИБР находится в тесной зависимости от выраженности нарушения моторики кишечника.

По данным В. Л. Мартынова и соавт. [13], нарушение функции баугиниевой заслонки играет важную роль в формировании СИБР, так как происходит ретроградная колонизация ТК из нижележащих отделов ЖКТ. Логично предположить, что в большей степени при цекоилеальном рефлюксе страдают именно дистальные отделы ТК, где происходит всасывание желчных кислот (ЖК), недостаток которых является важнейшим патогенетическим звеном в процессе холестеринового обмена. Кроме того, на фоне недостаточности илеоцекального клапана происходит дислокация толстокишечной микрофлоры в ТК, при этом некоторые виды микроорганизмов (кишечные палочки, бактероиды и клостридии) могут приобретать свойства условно-патогенной флоры [4].

Длительное течение и отсутствие лечения СИБР может приводить к развитию эндогенной интоксикации [1, 14, 15]. Эндотоксинемия оказывает токсическое действие на функцию печени и вследствие этого отражается на метаболизме липидов [16, 17]. Микроорганизмы желудочно-кишечного тракта вмешиваются в холестериновый метаболизм, воздействуя непосредственно на ферментные системы клеток хозяина, участвующие в рециркуляции желчных кислот и синтезе эндогенного холестерина. Усиленное размножение бактерий в ТК приводит к повышенной деконъюгации связанных ЖК и образованию токсических эндогенных солей, нарушающих резорбцию в стенке кишки [18]. Увеличение всасывания до 100 % ЖК в ТК приводит к снижению синтеза их из холестерина в печени, что в итоге способствует повышению содержания холестерина в крови. Это приводит к нарушению природного механизма холестеринового гомеостаза, с последующим формированием дислипопротеинемии [19, 20].

Заключение

У 70 % больных с МС наблюдается избыточный бактериальный рост в ТК и дисбиоз различной степени выраженности в толстой кишке, сопровождающиеся характерными субъективными и объективными клиническими симптомами интестинального поражения. ИБР в ТК развивается на фоне угнетения полостного и пристеночного пищеварения, сопряженного со снижением электрической активности и замедлением эвакуации по тонкой кишке в постпрандиальном периоде. Результаты исследований позволяют утверждать, что взаимосвязанное нарушение гидролиза, резорбции, моторики и экосистемы в тонкой кишке, является важным звеном в сложном патогенетическом круге метаболического синдрома.

Авторы подтверждают отсутствие конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Литература

1. Парфёнов А. И. Энтерология. – М.: Триада-Х, 2009.
2. Вахрушев Я. М., Ляпина М. В. Клинико-функциональная характеристика тонкой кишки при метаболическом синдроме. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология, 2011, № 9, с. 26–29.
3. Чернин В. В., Парфенов А. И., Бондаренко В. М. и соавт. Симбионтное пищеварение человека. Физиология. Клиника, диагностика и лечение его нарушений. Издание 2-е, переработанное и дополненное. – Тверь:ООО «Издательство «Триада», 2013.
4. Ардатская М. Д. Синдром избыточного бактериального роста и нарушение процессов пищеварения и всасывания. Поликлиника, 2009, № 2, с. 38–40.
5. Драпкина О. М., Корнеева О. Н. Кишечная микробиота и ожирение. Патогенетические взаимосвязи и пути нормализации кишечной микрофлоры. Терапевтический архив, 2016, Том 88, № 9, с. 135–142.
6. Полуэктова Е. А., Ляшенко О. С., Шифрин О. С. и соавт. Современные методы изучения микрофлоры желудочно-кишечного тракта человека. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии, 2014, № 2, с. 85–91.
7. Ledochowski M., Ledochowski E., Eisenmann A. Hydrogen Breath tests. – Innsbruk: Academie, 2008.
8. Уголев А. М. Мембранный гидролиз и транспорт: новые данные и гипотезы. – Л., 1986.
9. Парфёнов А. И. Синдром нарушенного пищеварения (К 50-летию открытия А. М. Уголевым мембранного пищеварения). Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология, 2008, № 7, с. 76–81.
10. Уголев А. М. Эволюция пищеварения и принципы эволюций функций. Элементы современного функционализма. – Л., 1985.
11. Парфёнов А. И. Микробная флора кишечника и дисбактериоз. Русский медицинский журнал, 1998, № 18, с. 2–6.
12. Вахрушева Н. В., Вахрушев Я. М. Сравнительная оценка терапевтической эффективности лактазы при первичной и вторичной гиполактазии тонкого кишечника. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология, 2006, № 5, с. 59–62.
13. Мартынов В. Л., Хайрдинов А. Х., Казарина Н. В. Недостаточность баугиниевой заслонки как причина синдрома избыточного бактериального роста тонкой кишки. Медицинский Альманах, 2015, Том 36, № 1, с. 46–50.
14. Плотникова Е. Ю., Краснова М. В., Баранова Е. Н. и соавт. Непрошеные гости: избыточный бактериальный рост в тонкой кишке. Что делать? Consilium medicum. Гастроэнтерология, 2013, № 1, с. 36–41.
15. Zeidel O., Lin H. C. Univited Guests: The Impact of Small Intestinal Bacterial Overgrowth on Nutritional Status. Practical Gastroenterology, 2003, № 4, с. 27–34.
16. Конев Ю. В., Лазебник Л. Б. Метаболизм эндотоксина в организме и его роль в процессе эволюции. Клиническая геронтология, 2009, Том 15, № 1, с. 39–46.
17. Звенигородская Л. А., Самсонова Н. Г., Ефремов Л. И. Гастроэнтерологические аспекты атеросклероза. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология, 2011, № 2, с. 31–35.
18. Петухов В. А., Стернина Л. А., Травкин А. Е. Нарушения функций печени и дисбиоз при липидном дистресс-синдроме: современный взгляд на проблему. Consilium medicum, 2004, Том 6, № 6, с. 406–412.
19. Петухов В. А. Липидный дистресс-синдром (методические рекомендации). – М.: МАКС Пресс, 2006.
20. Лазебник Л. Б., Звенигородская Л. А. Метаболический синдром и органы пищеварения. – М.: Анахарсис, 2009.

Статья опубликована на сайте http://www.gastroscan.ru