В желудке и проксимальных отделах тонкого кишечника обычно содержится относительно мало бактерий из-за кислой среды, высокой концентрации желчных кислот и пищеварительных ферментов, а также из-за перистальтики. Этому также способствуют и другие защитные факторы, такие, как целостность слизистой оболочки кишечника и защитный слой слизи, благотворное влияние некоторых бактерий, например лактобактерий, механические и физиологические свойства илеоцекального клапана (ИЦК), а также местный и общий иммунный ответ [1]. Количество бактериальных клеток в кишечнике млекопитающих варьируется от 10¹ до 10³ колониеобразующих единиц (КОЕ)/мл в желудке и двенадцатиперстной кишке. Микроорганизмы, встречающиеся в желудке, чаще всего включают различные грамположительные аэробы, такие как стрептококки, стафилококки, лактобактерии, а также различные грибы и факультативные анаэробы, сходные с флорой ротоглотки [2]. В нормальных условиях микрофлора проксимального отдела тонкой кишки сходна с микрофлорой желудка. В среднем и дистальном отделах тощей кишки преобладают лактобациллы, энтерококки, грамположительные аэробы или факультативные анаэробы, концентрация которых составляет около 10⁴ КОЕ/мл [3]. Концентрация колиформных бактерий редко превышает 10³ КОЕ/мл [4]. Бактероиды, колиформные бактерии и другие анаэробные бактерии, преобладающие в толстой кишке, редко встречаются в проксимальном отделе тонкой кишки.

Микробиология терминального отдела подвздошной кишки представляет собой промежуточную зону между аэробной флорой, обитающей в желудке и проксимальном отделе тонкой кишки, и популяцией анаэробных организмов, обитающих в толстой кишке. В дистальном отделе подвздошной кишки количество грамотрицательных бактерий начинает превышать количество грамположительных организмов. Концентрация организмов может достигать 10⁹/мл и включает колиформные и анаэробные бактерии, такие как Bacteroides, Bifidobacterium, Fusobacterium и Clostridium. Если илеоцекальный клапан плохо функционирует или отсутствует в результате хирургического вмешательства, микробиология терминальной части подвздошной кишки напоминает таковую в толстой кишке.

В толстой кишке концентрация микроорганизмов может превышать 10¹²/мл; при этом анаэробные бактерии численно превосходят аэробные в 1000 раз. Основу микрофлоры составляют анаэробы, такие как Bacteroides, Lactobacillus, Clostridium и бифидобактерии, хотя сосуществуют и многочисленные другие виды.

Грибы, в первую очередь вида Candida, присутствуют в желудочно-кишечном тракте примерно у 70 % здоровых взрослых людей [5]. Грибковый избыточный рост в тонком кишечнике был связан с необъяснимыми желудочно-кишечными симптомами, однако доказательства в поддержку эрадикационной терапии против грибов отсутствуют [6].

Несколько защитных механизмов организма человека предотвращают чрезмерную колонизацию бактериями:

• Желудочная кислота и желчь (как детергент) уничтожают многие микроорганизмы в содержащиеся в пище и не дают им пройти через проксимальный отдел пищеварительного тракта.
• Переваривание протеолитическими ферментами способствует уничтожению бактерий в тонкой кишке.
• Нормально функционирующий илеоцекальный клапан и антероградная моторика подвздошной кишки препятствуют обратному забросу бактерий из толстой кишки в тонкую [7,8].
• Самая большая доля иммуноглобулинов, выделяемых в организме человека, представлена секреторным IgA, продуцируемым в желудочно-кишечном тракте. Он играет важную роль в предотвращении избыточного размножения бактерий [9].

СИБР обычно ассоциируется с аномально высокой популяцией бактерий в тонком кишечнике. Однако наличие избыточного количества бактерий в тонкой кишке само по себе не означает, что они причиняют вред, что часто неправильно интерпретируется. Воспаление, возникающее у пациентов с клиническими проявлениями СИБР, скорее всего, связано с инвазивными штаммами бактерий, которые приводят к различным изменениям эпителия [18]. Как правило, присутствуют многочисленные организмы в большом количестве. Исследование, использующее посев и метод дробного секвенирования, предполагает, что основными возбудителями синдрома избыточного бактериального роста (СИБР) являются Escherichia coli и Klebsiella spp [22]. К числу других распространенных грамотрицательных микроорганизмов, встречающихся при СИБР, относятся Proteus, Acinetobacter, Enterobacter, Citrobacter, Neisseria, Bacteroides и Clostridia, а преобладающая грамположительная флора может включать Streptococcus, Staphylococcus, Enterococcus, Micrococcus, Lactobacillus, Corynebacterium, Fusobacterium и Peptostreptococcus. Также стоит отметить, что могут присутствовать смеси грамположительных и грамотрицательных популяций, а также аэробных и анаэробных бактерий [23,24].

Факультативные анаэробы могут повреждать поверхность кишечника путем прямой адгезии (прикрепления) и выработки энтеротоксинов. Аэробные бактерии вырабатывают ферменты и продукты метаболизма, которые также способны вызывать повреждение эпителиальных клеток [25]. Клинически значимый синдром избыточного бактериального роста (СИБР) диагностируется, когда количество бактерий превышает 10³ организмов/мл, у пациента с типичными клиническими проявлениями [4,26].

Моторика и всасывание питательных веществ

Нарушение всасывания питательных веществ при СИБР (синдром избыточного бактериального роста) происходит либо из-за недостаточного переваривания в просвете кишечника, либо из-за мальабсорбции на уровне мембраны микроворсинок кишечника вследствие повреждения энтероцитов. Однако следует отметить, что мальабсорбция обычно наблюдается только в тяжелых случаях СИБР, как правило, вследствие ятрогенного воздействия, например при синдроме слепой петли [26].

Жировая мальабсорбция

Мальабсорбция жиров может привести к потере веса, стеаторее и дефициту жирорастворимых витаминов A, D и K. Мальабсорбция жиров происходит в результате бактериальной деконъюгации желчных кислот и токсического воздействия свободных желчных кислот на слизистую оболочку кишечника [27,28]. При физиологическом рН, желчные кислоты полностью ионизированы, что предотвращает их всасывание в проксимальном отделе тонкой кишки и обеспечивает достаточную концентрацию для растворения пищевого жира. Однако деконъюгированные желчные соли, образующиеся при СИБР, реабсорбируются тощей кишкой, что может привести к недостаточной концентрации для нормального всасывания жиров. Бактериальная деконъюгация также приводит к выработке литохолевой кислоты, которая может быть токсичной для кишечного эпителия, что приводит к нарушению всасывания жиров и других питательных веществ. Гидроксилированные жирные кислоты (и свободные желчные кислоты) также стимулируют секрецию воды и электролитов, что приводит к диарее.

Мальабсорбция углеводов

Внутрипросветная деградация углеводов приводит к образованию короткоцепочечных жирных кислот (бутирата, пропионата, ацетата, лактата), а также углекислого газа, водорода и метана, что может сопровождаться кислым стулом, вздутием живота и метеоризмом. Кроме того, повреждение энтероцитов под действием желчных кислот или самих бактерий может снизить активность дисахаридазы энтероцитов и транспорт моносахаридов [29].

Мальабсорбция белка

Белковая мальабсорбция возникает в результате снижения поглощения аминокислот слизистой оболочкой и внутрипросветной деградации предшественников белка бактериями [30]. СИБР может также приводить к обратимой форме энтеропатии с потерей белка [31].

Мальабсорбция витамина B12

Хотя кишечные бактерии синтезируют кобаламин, они также успешно конкурируют с организмом человека за его всасывание. Только анаэробы способны утилизировать витамин B12, связанный с внутренним фактором, и их уничтожение необходимо для восстановления нормального всасывания в подвздошной кишке. Мальабсорбция витамина B12 может привести к анемии и неврологическим нарушениям.

Бактерии также синтезируют фолиевую кислоту. Однако, в отличие от кобаламина, фолиевая кислота выделяется в просвет тонкой кишки, где она может всасываться. Таким образом, у пациентов с СИБР редко наблюдается дефицит фолатов.

Морфология и гистопатология

Эндоскопический вид и гистология тонкой и толстой кишки у большинства пациентов с СИБР в норме. Неспецифические изменения в тонкой и толстой кишке включают отек слизистой оболочки, потерю нормального сосудистого рисунка, пятнистую эритему, рыхлость, а в редких случаях могут наблюдаться изъязвления [33-35].

Гистопатологические изменения у пациентов с СИБР также неспецифичны и включают в себя притупление ворсинок, криптит, интраэпителиальный лимфоцитоз и эозинофилию [36].

Выработка токсинов и повышенная проницаемость кишечника при СИБР были связаны с системными осложнениями.

Осложнения хронических заболеваний печени

Цирроз является общим исходом хронических заболеваний печени различной этиологии. Дисбиоз тонкой кишки и синдром избыточного бактериального роста (СИБР), сопровождающиеся последующей низкоуровневой активацией слизистой иммунной системы и повышенной проницаемостью кишечника, в настоящее время считаются ключевыми факторами в патофизиологии и прогрессировании хронических заболеваний печени.

Микробные изменения в кишечнике и, в частности, СИБР, могут влиять на кишечный барьер. Дисфункция кишечного барьера является составляющей патогенеза хронических заболеваний печени и может способствовать транслокации кишечных бактерий. У пациентов с прогрессирующими заболеваниями печени происходит транслокация бактерий. Это приводит к усилению провоспалительных реакций на бактериальные продукты из кишечника. Эти факторы в сочетании с восприимчивостью пациента способствуют повреждению других органов [37-39]. Примеры таких повреждений включают острую печеночную недостаточность на фоне хронического заболевания, гепаторенальный синдром, печеночную энцефалопатию и спонтанный бактериальный перитонит (СБП).

D-лактацидоз

Редкий неврологический синдром у пациентов с СИБР, связанный с синдромом короткой кишки или предшествующим шунтированием тощей кишкой. Он характеризуется изменением сознания от спутанности до комы, невнятной речью, судорогами и атаксией, возникающими в результате бактериальной ферментации невсосавшихся углеводов [40,41].

Неалкогольная жировая болезнь печени

Кишечные микробы рассматриваются как потенциальный источник гепатотоксического окислительного повреждения [42-44]. Некоторые исследования предполагают, что распространенность СИБР может быть выше у пациентов с неалкогольным стеатогепатитом по сравнению со здоровыми людьми. Однако результаты были весьма противоречивы [45]. Необходимы дальнейшие исследования для установления роли СИБР в патогенезе неалкогольной жировой болезни печени [42].