Bacterial endotoxins and diseases of the digestive system

Abstract

For many years, researchers have been interested in the question: do bacterial endotoxins penetrate the intestinal barrier intact? Despite the abundance of factual data obtained in clinical and experimental studies, this question still remains open.

Full Text

На протяжении многих лет исследователей интересовал вопрос: проникают ли бактериальные эндотоксины через неповрежденный кишечный барьер? Несмотря на обилие фактических данных, полученных в клинике и эксперименте, этот вопрос пока остается открытым.

Наличие у здоровых людей антител к эндотоксинам или самих эндотоксинов в крови еще не подтверждает такую возможность, поскольку они могут проникать в кровь в периоды кишечных дисфункций или при наличии других предрасполагающих моментов, являющихся эпизодами в существовании организма.

Обращает на себя внимание безуспешность многократных попыток воспроизведения эндотоксикоза у животных с помощью перорального введения эндотоксинов. Такие попытки были относительно успешными лишь в случае предварительного или одномоментного введения с бактериальным ядом альтерирующих агентов. При кишечных инфекционных заболеваниях возможность проникновения эндотоксинов в кровь обеспечивают вирулентные свойства микроорганизмов и наличие воспалительного процесса в кишечной стенке.

Внутреннюю среду организма от эндотоксинов, высвобождающихся из кишечной микрофлоры, защищают следующие факторы: наличие эпителиального покрова и плотных межэпителиальных связей (zonula occludens); постоянная секреция слизи; эвакуаторная функция кишечника; локальные защитные факторы — соляная кислота, кишечные энзимы; развитая лимфоретикулярная ткань и др. Клинические ситуации с нарушением одного или нескольких защитных механизмов приводят к развитию у больных эндотоксемии со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Сама по себе эндотоксемия способствует повышению проницаемости кишечного барьера, что было доказано нами в опытах на мышах при использовании эндотоксинов шигеллы Зонне и салицилата натрия в качестве тестирующего вещества [1]. Патоморфологические исследования, проведенные в динамике шока, вызванного внутрибрюшинным введением эндотоксинов, выявили прогрессирующее развитие сосудисто-дистрофических изменений в стенке кишечника [4]. Уже на ранней стадии интоксикации в бассейне микроциркуляции наблюдались дистония сосудов, гемо- и плазмостаз, сладж эритроцитов. В дальнейшем присоединялись дистрофия, некротизация и десквамация эпителия, отек слизистой и подслизистого слоя. Нарастали диапедезные кровоизлияния, набухание и вакуолизация эндотелия капилляров. Стадийные изменения претерпевали секреторные элементы АПУД-системы. Активация и дегрануляция, более выраженная со стороны тучных клеток, сменялись на более поздних стадиях шока дистрофией и даже исчезновением, особенно энтерохромаффинных клеток. Сходные изменения были обнаружены при исследовании клинического материала, полученного от больных септическими заболеваниями, вызванными грамотрицательными бактериями [2, 4]. При этом в тканях кишечника и печени наблюдались альтерация эндотелия мелких сосудов, увеличение проницаемости с отеком и кровоизлияниями, стазы и мелкие тромбы. Описанные нарушения являются морфологическим эквивалентом синдрома ДВС, в равной степени характерного для экспериментального и клинического токсико-инфекционного шока.

При парентеральном введении животным летальных доз эндотоксинов барьерная функция кишечника может нарушаться в такой степени, что эндотоксины, высвобождающиеся из кишечной флоры, поступают в системный кровоток. У погибших животных в печени обнаруживалось больше эндотоксинов, чем было введено парентерально. Развивался своеобразный порочный круг, который авторам удалось прервать с помощью перорального введения антибиотиков для элиминации кишечной флоры [6, 8].

В механизме вызываемого эндотоксинами повышения проницаемости кишечника важную роль играет повреждение zonula occludens, обеспечивающей в норме связь между эпителиальными клетками слизистой оболочки кишечника [22]. В данной работе нарушение ее целостности возникло через 15—18 ч после инъекции эндотоксинов. Подобный механизм имел место и при действии ионизирующей радиации, что приводило к развитию асептической эндотоксемии [3, 21].

Не менее важное значение в защите организма от эндотоксинов имеет лимфоретикулярная ткань кишечной стенки, в частности продуцируемый плазматическими клетками иммуноглобулин А. Селективный дефицит Ig А сопровождается появлением значительных количеств пищевых и микробных антигенов в системном кровотоке [12]. Эндотоксемия наблюдается нередко у больных при нарушении желчеотделения, что связано либо с недостаточным поступлением в полость кишечника желчных кислот, нейтрализующих эндотоксины, либо с нарушением секреции содержащегося в желчи Ig А. У больных с подпеченочной желтухой эндотоксины были найдены в крови не только воротной вены, но в части случаев и в периферической крови [5]. Прием больными желчных солей, в частности таурохолата натрия, препятствовал всасыванию эндотоксинов.

С помощью теста с лизатом амебоцитов эндотоксемия была выявлена у 7 из 11 страдающих болезнью Крона [15], а также у больных язвенным колитом [14]. В клинической картине панкреатита также необходимо учитывать наличие и последствия эндотоксемии. Так, коагулопатия, кишечные кровотечения, нарушение периферического кровообращения, сопутствующие панкреатиту, расцениваются как проявления не столько самого панкреатита, сколько как влияние эндотоксинов [9]. При сравнении частоты различных осложнений и смерти больных от острого панкреатита оказалось, что осложнения наблюдаются гораздо чаще, чем летальность; последняя отмечается исключительно у больных с положительной^ реакцией на наличие эндотоксинов в крови.

Результаты многочисленных исследований демонстрируют роль кишечной микрофлоры и всасывающихся эндотоксинов в патогенезе гепатитов и гепатодйстрофий. Известно, что при эндотоксемии нередки повреждения печеночных клеток вплоть до их некроза. Непосредственное повреждение гепатоцитов может быть обусловлено фиксацией эндотоксинов на мембране клеток с последующим связыванием комплемента и гепатоцитолизом [15]. Такая возможность определяется наличием на мембране гепатоцитов специфических рецепторов для липополисахаридов. Другой механизм заключается в активации эндотоксинов клеток Купфера и индукции у них агрессивности по отношению к гепатоцитам [16]. Кроме того, активированные эндотоксинами макрофаги способствуют продукции фиброцитами коллагеновых волокон. Определенное значение имеет и способность эндотоксинов тормозить выделение желчи, что было доказано в условиях перфузии изолированной печени эндотоксинами [20]. Важную роль в поражении печеночной паренхимы играют и гемодинамические нарушения, свойственные эндотоксемии и сопровождающиеся застоем крови в гепатопортальном бассейне.

Следует учитывать, что при циррозе развивается портокавальное шунтирование крови, что позволяет эндотоксинам проникать в системную циркуляцию, минуя печень, при этом клетки Купфера могут быть еще функционально активными, но уже не в состоянии эффективно осуществлять клиренс эндотоксинов.

О значении клеток Купфера в нейтрализации эндотоксинов свидетельствует тот факт, что при искусственно вызванной блокаде этих клеток у здоровых ранее животных обнаруживалась эндотоксемия [13]. Получены и прямые доказательства сорбции эндотоксинов преимущественно печеночными макрофагами. После внутривенного введения животным эндотоксинов наибольшее их количество выявлялось в печеночной ткани [10, 19]. С помощью электронной микроскопии и ауторадиографии авторы показали, что эндотоксины находятся в основном в цитоплазме клеток Купфера, где они индуцируют высвобождение пирогена, прокоагулянтных, вазоактивных и других медиаторов.

Клинические данные соответствуют экспериментальным. Так, у 50% больных, прооперированных на органах желудочно-кишечного тракта, эндотоксины находили в крови воротной вены и только у 2 из 21 — в системной циркуляции [17]. Тем не менее при токсико-инфекционном шоке клиренс эндотоксинов нарушается уже в начальном периоде шока, что происходит, вероятно, не столько из-за недостаточности клеток Купфера, поскольку они резистентны к гипоксии, сколько из-за снижения титров фибронектина и других опсонинов, играющих важную роль в связывании эндотоксинов макрофагами. Кроме того, необходимо учитывать, что при шоке макрофаги нагружаются не только эндотоксинами, но и поврежденными эндотелиальными клетками, агрегированными тромбоцитами, продуктами деградации фибриногена и др.

Было определено количество эндотоксинов, которое может индикатироваться при однократном прохождении через печень крыс,— 1,5 мкг•г^1-•ч^-1. Это такое количество, которого было бы вполне достаточно для инактивации всего пула эндотоксинов, находящихся в крови при шоке. Отсюда понятно, почему при заболеваниях печени различной этиологии у больных нередко наблюдается эндотоксемия [24]. При быстротечной форме недостаточности печени эндотоксины обусловливают два лимитирующих внепеченочных осложнения — недостаточность почек и коагулопатию потребления [23]. При этих осложнениях выживали только те больные, у которых исчезала эндотоксемия, поэтому клиническую картину недостаточности печени сравнивают с проявлениями феномена Швартцмана.

В той же мере можно констатировать участие эндотоксинов во внепеченочных проявлениях цирроза печени. Еще И. П. Павлов отметил, что при портокавальных анастомозах продуцируемые в кишечнике токсины обусловливают развитие лихорадки и расстройство функции почек. Клинические исследования последних лет подтвердили данное положение. Выявилось, что недостаточность почек при циррозе возникает только на фоне сопутствующей ему эндотоксемии. Полимиксин В, обладающий антиэндотоксическими свойствами, уменьшал степень нарушений системы гемостаза и недостаточности почек при циррозе печени [15]. У больных циррозом печени эндотоксемия выявлялась в 9 из 10 случаев, осложнившихся недостаточностью почек, и не наблюдалась у больных, не имевших данного осложнения [7]. Установлена корреляция наличия или отсутствия эндотоксемии с шестимесячной выживаемостью больных циррозом печени [18]. Fulenwider и соавт. с помощью теста с лизатом амебоцитов обнаружили эндотоксины в асцитической жидкости, воротной вене и периферической крови у большой группы таких больных [11]. Авторы считают, что гематологические, гемодинамические и неврологические осложнения у этих больных в большой степени обусловлены действием эндотоксинов кишечного происхождения.

Итак, печень в нормальных условиях является эффективным фильтром между кишечником и системной гемоциркуляцией по отношению к эндотоксинам. Поражение клеток Купфера и гепатоцитов любого генеза нарушает их способность элиминировать эндотоксины, поступающие их пищеварительного тракта, что способствует их появлению в общей системе кровообращения и потенцирует дальнейшее повреждение печени. Исходя из этих положений, средства, направленные на связывание эндотоксинов в полости кишечника, в крови и в тканях РЭС, а также на проявления эндотоксикоза, могут иметь терапевтическую ценность при заболеваниях пищеварительного тракта и печени. К таковым можно отнести следующие: 1) пероральное введение плохо всасывающихся антибактериальных препаратов с целью подавления кишечной флоры (однако в связи с опасностью одномоментной гибели бактерий с высвобождением большого количества эндотоксинов необходимы длительное назначение сравнительно небольших доз антибиотиков и чередование их с целью избежать развития устойчивости бактерий к этим препаратам); 2) изменение состава кишечной флоры с помощью соответствующей диеты, колибактерина и других подобных препаратов; 3) связывание эндотоксинов в полости кишечника с помощью холестирамина или эндогенных желчных кислот путем введения стимуляторов желчевыделения; 4) стабилизация кишечного барьера с помощью глюкокортикоидов, антагонистов вазоактивных медиаторов и разгрузки гепатопортального бассейна; 5) стимуляция фагоцитарной способности клеток Купфера и других элементов РЭС препаратами типа фитогемагглютинина, продигиозана и др.; 6) индукция толерантности к эндотоксинам или повышение иммунологической защиты против них с помощью эндотоксида, малых доз эндотоксинов; 7) элиминация эндотоксинов из крови с помощью потенциальных антиэндотоксинов, опсонинов, гемосорбции (в литературе обсуждается вопрос о роли фибронектина и его использовании в опсонизации эндотоксинов); 8) лечение эндотоксикоза и сопутствующих ему гемодинамических расстройств синдрома ДВС, недостаточности почек и др.

Не все из перечисленных возможностей могут быть реализованы в настоящее время в клинической практике. Дальнейшие исследования в этом направлении будут способствовать повышению эффективности терапии различных заболеваний пищеварительной системы.