Бифидобиом в кишечной микробиоте¶

Бифидобиом — совокупность популяций бактерий рода Bifidobacterium, населяющих кишечник человека и других млекопитающих, а также связанные с ними метаболические и иммунные функции организма-хозяина. Термин образован от названия рода Bifidobacterium и слова «биом» (сообщество микроорганизмов). Бифидобиом рассматривается как одна из ключевых составляющих кишечного микробиома: у грудных детей бифидобактерии могут составлять до 60–90 % всей микробиоты толстой кишки, у взрослых их доля ниже и обычно колеблется в пределах нескольких процентов.

¶Общая характеристика

Бифидобактерии — грамположительные анаэробные бактерии, впервые выделенные в 1899 году французским педиатром Анри Тиссье из фекалий здоровых младенцев, находившихся на грудном вскармливании. Он назвал их Bacillus bifidus («разделённая палочка») из-за характерной Y-образной формы клеток. Позднее род был переименован в Bifidobacterium.

Основные виды, формирующие бифидобиом человека:

• Bifidobacterium longum — наиболее распространённый вид у взрослых;
• Bifidobacterium bifidum — типичен для кишечника младенцев;
• Bifidobacterium breve;
• Bifidobacterium adolescentis — преобладает у детей старшего возраста и взрослых;
• Bifidobacterium infantis — доминирует у детей на грудном вскармливании.

Бифидобактерии обитают преимущественно в толстой кишке, где в условиях анаэробной среды они конкурируют с патогенами за питательные субстраты и рецепторы эпителия.

¶Формирование и развитие

Бифидобиом начинает формироваться сразу после рождения. Внутриутробно кишечник плода стерилен; первичная колонизация происходит при прохождении через родовые пути и при контакте с микрофлорой матери.

Ключевые факторы, определяющие состав бифидобиома в раннем возрасте:

К двум-трём годам бифидобиом приближается по составу к взрослому. С возрастом численность бифидобактерий постепенно снижается; у пожилых людей их доля в микробиоте заметно падает, что связывают с изменениями иммунитета и пищеварения.

¶Функции

Бифидобиом выполняет ряд физиологически значимых задач:

• Метаболическая. Бактерии сбраживают олигосахариды и пищевые волокна с образованием короткоцепочечных жирных кислот (ацетата, лактата), которые служат источником энергии для эпителия и снижают pH в просвете кишки.
• Барьерная. Бифидобактерии препятствуют закреплению патогенных микроорганизмов, конкурируя за питательные вещества и участки адгезии.
• Иммуномодулирующая. Они взаимодействуют с иммунными клетками слизистой, стимулируют выработку секреторного иммуноглобулина A и влияют на баланс провоспалительных и противовоспалительных сигналов.
• Синтетическая. Участвуют в синтезе витаминов группы B и витамина K, а также некоторых аминокислот.

¶Методы изучения

Исследование бифидобиома ведётся несколькими методами:

• Культивирование — классический подход, позволяющий выделить и идентифицировать конкретные штаммы, но охватывающий лишь часть сообщества.
• Метагеномика — секвенирование ДНК из образцов содержимого кишечника, дающее представление о видовом составе и функциональном потенциале.
• Метаболомика — анализ продуктов обмена, отражающий активность бактерий.
• Метатранскриптомика — оценка экспрессии генов, показывающая, какие функции реально активны в данный момент.

¶Связь со здоровьем и заболеваниями

Изменения состава бифидобиома (дисбиоз) ассоциированы с рядом состояний:

• воспалительные заболевания кишечника (болезнь Крона, язвенный колит);
• синдром раздражённого кишечника;
• аллергические заболевания у детей;
• ожирение и метаболический синдром;
• антибиотик-ассоциированная диарея.

При этом причинно-следственные связи во многих случаях остаются предметом дискуссий: неясно, является ли изменение бифидобиома причиной заболевания или его следствием.

¶Практическое применение

Бифидобактерии широко используются как пробиотики — живые микроорганизмы, приносящие пользу хозяину при достаточном количестве. Пробиотические штаммы входят в состав пищевых добавок, кисломолочных продуктов и лекарственных препаратов. Отдельное направление — пребиотики: вещества (например, инулин, лактулоза, олигосахариды), избирательно стимулирующие рост собственных бифидобактерий.

Эффективность конкретных штаммов зависит от вида и дозы; клинические данные неоднородны и требуют дальнейших исследований. Наиболее обосновано применение отдельных штаммов при антибиотик-ассоциированной диарее и некоторых формах расстройств пищеварения.

¶Дискуссионные вопросы

В научной литературе обсуждаются:

• степень индивидуальности бифидобиома — состав сообщества у разных людей различается значительно;
• устойчивость пробиотических штаммов к приживлению в кишечнике;
• роль горизонтального переноса генов между бактериями;
• влияние бифидобиома на нервную систему в рамках концепции «ось кишечник — мозг».

Бифидобиом остаётся активной областью исследований на стыке микробиологии, иммунологии, диетологии и гастроэнтерологии.