CHANGES IN COLON MICROBIOCENOSIS COMPOSITION AND ANTIOXIDANT PROPERTIES OF COLONOCYTES UNDER THE CONDITION OF EXPERIMENTAL DYSBIOSIS AND EMOXIPIN PROPHYLAXIS

Full Text

ВВЕДЕНИЕ Роль микрофлоры как фактора защиты организма человека и поддержания гомеостаза чрезвычайно важна, так как нормофлора регулирует физиологические функции и биохимические реакции макроорганизма [3]. Качественные и количественные изменения состава биотопов, сообщающихся с внешней средой, определяются термином «дисбиоз» [1, 14]. Особый интерес представляет дисбиоз толстого кишечника - биотопа, который наиболее заселен микроорганизмами. Одной из причин, вызывающих дисбиоз, является воздействие на организм ксенобиотиков (в частности, антибиотиков широкого спектра действия) [15]. Под действием ксенобиотиков происходят изменения состава микрофлоры кишечника, которая в виде биопленки препятствует проникновению патогенов [2, 8]. Наряду с этим повышается уровень активных форм кислорода, интенсифицируются процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ), наблюдается развитие общего неспецифического адаптационного стресса, что влечет за собой повреждение клеточных мембран. Типичной реакцией макроорганизма на различные воздействия является нарушение скоординированной работы системы антиоксидантной защиты (АОЗ), с помощью которой обеспечивается поддержание свободнорадикального окисления на уровне, необходимом для нормального течения окислительных процессов [6, 18]. Важным направлением медицинских исследований является разработка профилактических мероприятий для поддержания прооксидантно-антиоксидантного баланса организма [11]. В связи с вышеизложенным, целью исследования было изучение эффективности профилактического использования антиоксиданта эмоксипина на качественный и количественный состав микробиоценоза толстого кишечника мышей и антиоксидантные свойства колоноцитов в условиях экспериментального дисбиоза. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Исследование проведено на 60 мышах линии BALB/c массой 18 - 20 г. Все животные были разделены на три группы по 20 особей в каждой. Первая группа - контрольная (интактные мыши). Вторую группу составили животные, у которых моделировали лекарственный дисбиоз путем ежедневного в течение 5 дней внутрибрюшинного введения раствора гентамицина в концентрации 80 мкг/мл в пересчете на массу животного (0,02 мл) [10]. Третью группу составили мыши, которым с профилактической целью внутримышечно вводили антиоксидант эмоксипин в дозе 167,18 мг/кг в пересчете на массу животного (0,334 мл) в течение 10 суток до начала введения гентамицина. У мышей контрольной группы, а также экспериментальных групп после окончания введения гентамицина проводили изучение состава мукозной микрофлоры толстого кишечника, исследование состояния перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты колоноцитов. Количественное и качественное исследование мукозной микрофлоры толстого кишечника мышей проводилось по [7]. Удельное содержание микроорганизмов вычисляли как количество микроорганизмов, выделенных из биопроб, и выражали в lg КОЕ/г массы биологического материала [4, 5, 16]. Более подробно «Материалы и методы» см. предыдущую статью. Для оценки антиоксидантных свойств колоноцитов навеску ткани толстого кишечника массой 100 мг гомогенизировали в 1 мл 0,025 М трис-HCL буфера (рН 7,4). О состоянии перекисного окисления липидов (ПОЛ) судили по содержанию ацилгидроперекисей (АГП) и малонового диальдегида (МДА), а также активности ферментов антиоксидантной системы: супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы в ткани кишечника. Данные показатели оценивали традиционными методами [12, 13]. Статистическую значимость различий средних величин вычисляли по t-критерию Стьюдента после проверки нормальности распределения изучаемых параметров с помощью программы Statistica 6.0 [17]. РЕЗУЛ ЬТАТЫ В составе микробиоценоза толстого кишечника животных контрольной группы количество бифидобактерий составило 7,93±0,93, лактобацилл - 6,15±0,70. Несколько ниже было число кишечных палочек с нормальной ферментативной активностью (6,77±0,78), еще меньше - со сниженной ферментативной активностью (4,37±0,76). Количество коагулазоотрицательных стафилококков составляло 2,74±0,60, бактерий рода Streptococcus - 2,93±0,60. Содержание Enterobacter spp., Citrobacter spp., Enterococcus spp. составило 4,47±0,79, 4,37±0,92 и 3,42±0,90 соответственно. Сальмонеллы в составе мукозной микрофлоры обнаруживались в количестве 5,65±0,66, грибы рода Candida - 1,26±0,32. Золотистые стафилококки и протей в составе нормофлоры мышей контрольной группы не определялись. Таблица 1. Активность ферментов антиок- В условиях экспериментального дисбиоза кишечника было выявлено, что численность бифидобактерий и лактобацилл снизилась в 1,9 и 1,7 раза соответственно по отношению к группе контроля. Количественный показатель эшерихий со сниженной ферментативной активностью увеличился в 1,6 раза, а число кишечных палочек с нормальной ферментативной активностью снизилось в 1,7 раза. Lg КОЕ/г представителей рода Enterobacter уменьшился в 1,9 раза, стрептококков - увеличился в 2,1 раза по отношению к значениям, определяемым у интактных животных. В составе биоценоза экспериментальной группы с дисбиозом не выявлялись микроорганизмы рода Citrobacter и Enterococcus, но были обнаружены отсутствующие в составе микробиоценоза мышей контрольной группы золотистые стафилококки и протей, которые составили 3,40±0,62 и 4,01±0,66 соответственно. В микробной популяции толстого кишечника мышей в 3,9 раза увеличилось содержание грибов рода Candida. Изменения числен-Контроль 3,57 ±0,57 0,31±0,03 ности коагулазотрицательных стафилококков Дисбиоз 6,82±0,72** 0,70±0,08** и сальмонелл были не достоверны. Эмоксипин 4,67±0,42х 0,42±0,05хх Развитие лекарственного дисбиоза сопрово- 1. Активность ферментов антиоксидантной защиты колоноцитов мышей в условиях экспериментального дисбиоза и его профилактики эмоксипином Группы мышей Контроль Дисбиоз Эмоксипин Каталаза, мкат/г белка ткани ^±m) СОД, у.е. (М±:ш) 14,11±0,88 10,12±1,62* 14,33±0,99х 14,23±1,03 7,79±1,22** 14,80±0,86ххх П римечание. Здесь и в табл. 2: * р<0,05, ** р<0,001 по сравнению с контрольной группой; х р<0,05, хх р<0,01, ххх р<0,001 по сравнению с группой «дисбиоз». Таблица 2. Содержание продуктов перекисного окисления липидов в коло-ноцитах мышей в условиях экспериментального дисбиоза и его профилактики эмоксипином Группы мышей МДА, мкмоль/г ткани ^±m) АГП, у.е ^±m) ждалось снижением активности обоих изученных ферментов антиоксидантной защиты колоноцитов мышей (табл. 1). Причем более выраженными были изменения активности супероксиддисмутазы. После введения гентамицина у мышей происходило увеличение концентрации промежуточных и конечных продуктов ПОЛ в ткани кишечника (табл. 2). При этом содержание малонового диальдегида увеличивалось в 1,9 раза, а ацилгидроперекисей - в 2,3 раза по сравнению с группой контроля. Использование с профилактической целью эмоксипина повышало активность каталазы в 1,4 раза, а супероксиддисмутазы - в 1,9 раза по сравнению с показателями группы животных с дисбиозом. При этом необходимо отметить, что изучаемые показатели не отличались от значений группы контроля. Что касается продуктов перекисного окисления липидов, то содержание малонового диальдегида было в 1,5 раза, а ацилгидроперекисей - в 1,7 раза ниже значений соответствующих показателей у мышей с дисбиозом и они были сопоставимы с данными интактных животных. При профилактическом применении эмоксипина сопоставимыми с показателями у интактных мышей были численность бифидобактерий и лактобцилл, кишечных палочек с нормальной и сниженной ферментативной активностью, коагулазоотрицательных стафилококков, бактерий рода Enterobacter и Salmonella. При этом статистически достоверных отличий всех перечисленных показателей от их значений у мышей с дисбиозом отмечено не было. Число стрептококков и грибов рода Candida превышало значение контроля и не имело достоверных отличий от группы животных, у которых моделировали дисбиоз. Также, как и у мышей с дисбиозом, в составе микрофлоры кишечника обнаруживались не встречавшиеся в контроле золотистые стафилококки и бактерии рода Proteus, отсутствовали представители рода Citrobacter. Вместе с тем, содержание энтерококков было ниже показателей у интактных мышей. ОБСУЖДЕНИЕ Воздействие антибиотика широкого спектра действия (гентамицина) приводит к существенным изменениям в составе кишечного микробиоценоза. Достоверно снижается количество бифидобактерий и лактобацилл, энтеробактерий, не идентифицируются представители родов Citrobacter и Enterococcus. Одновременно со снижением количества кишечных палочек с нормальной ферментативной активностью возрастает количество эшерихий со сниженной ферментативной активностью, стрептококков, грибов рода Candida. При этом в составе микробиоценоза толстого кишечника обнаруживаются золотистые стафилококки и протей. При использовании с профилактической целью эмок-сипина содержание кишечных палочек с нормальной ферментативной активностью, бактерий родов Enterobacter и Enterococcus достоверно отличалось от показателей у мышей с дисбиозом, а энтерококков и от значений группы контроля. Вместе с тем, количество кишечных палочек со сниженной ферментативной активностью, сальмонелл, коагула-зоотрицательных стафилококков и лактобацилл соответствовало показателям у интактных мышей. Характеристики остальных изученных представителей микрофлоры толстого кишечника отличались от контрольных и были сопоставимы с данными мышей с дисбио-зом. В условиях экспериментального дисбиоза в колоноцитах отмечается снижение активности ферментов антиоксидантной защиты (супероксиддисмутазы и каталазы), что сопровождается интенсификацией свободнорадикальных процессов, снижением адаптивных возможностей и может в дальнейшем приводить к повреждению клеточных мембран [9]. Низкая активность супероксиддисмутазы и каталазы относительно значений в ткани кишечника интактных мышей может быть результатом воздействия на колоноциты качественных и количественных изменений в составе кишечной микрофлоры. Увеличение концентрации продуктов перекисного окисления липидов (малонового диальдегида и ацилгидроперекисей) в колоноцитах свидетельствует о степени риска нарушения целостности клеточных мембран непосредственно в зоне обитания микроорганизмов и обусловлено как действием самого антибиотика, так и увеличением численности стрептококков, золотистых стафилококков, протея, грибов рода Candida в результате развития дисбактериоза. Профилактическое применение антиоксиданта эмоксипина предотвращает развитие дисбаланса ферментов антиоксидантной защиты, продуктов перекисного окисления липидов и снижает степень выраженности дисбиоза на фоне введения гентамицина. Это позволяет полагать, что использование эмоксипина приводит к повышению адаптивно-компенсаторных возможностей макроорганизма при экспериментальном дис-биозе.

About the authors

A. V Ageichenko

Kursk State Medical University

P. V Kalutsky

Kursk State Medical University

O. A Medvedeva

Kursk State Medical University

V. A Korolev

Kursk State Medical University

References

Supplementary files