Sulfate-reducing bacteria of the human intestine. II. The role in the diseases development

Abstract

Виразковий коліт (ВК) -це одна з найпоширеніших основних форм ідіопатич-ної запальної хвороби кишечника [8,80,90,100]. ВК вражає товсту (переважно пряму) кишку, буває гострим або хронічним, може спричинити тяжкі ускладнення і бути невиліковним. Сучасні методи терапії зводяться до застосування протиза-пальних препаратів, антибіотиків і стероїдів [20,52,54]. У разі їх неефективності здійснюють часткове або повне видалення кишки хірургічним способом [8].У кишечнику хворих на ВК людей виявлено збільшену кількість СВБ, порівняно зі здоровими [31,38,78,79]. G. R. Gibson та співавтори встановили, що 92% усіх СВБ, виділених від хворих на ВК людей, належать до роду Desulfovibrio, зокрема Desulfovibrio desulfuricans. Вони стійкіші до умов середовища, порівняно зі штамами, виділеними з навколишнього середовища [38]. Це спричинило зацікавленість цими бактеріями під час дослідження ВК. Встановлено, що ці мікроорганізми є причиною кривавого проносу, втрати апетиту і ваги у тварин [20,34]. Під час гістологічних до-сліджень тканин кишечника хворих на ВК виявлено епітеліальну гіперплазію, абсце-си, порушення функції келихоподібних клітин і запальні інфільтрати [8].M. C. Pitcher зі співавторами встановили, що кількість життєздатних клітин СВБ є більшою у фекаліях хворих з активною стадією хвороби, порівняно з при-хованою [78]. Фізіолого-біохімічні характеристики цих бактерій, виділених від хворих із різними стадіями колітів, були різні. Приблизно 30% СВБ, виділених із фекалій хворих колітом людей, характеризувалися збільшеною швидкістю росту й активнішою сульфатредукцією, порівняно з СВБ, що виділені від здорових лю-дей [40]. T. H. J. Florin та співавтори виявили, що концентрація гідроген сульфіду у фекаліях хворих на коліти була значно вищою, ніж у здорових людей [30]. Най-більш інтенсивне відновлення сульфату встановлено для СВБ, виділених від хворих із гострою стадією хвороби [8].Інгібування росту кишкових СВБ спричиняє зниження концентрації гідроген сульфіду у просвіті кишечника людини [8,20,92]. Крім того, H 2 S із просвіту кишеч-ника ефективно нейтралізують за допомогою S-метилювання за участю тіолме-тилтрансферази [76]. Активність цього ферменту у мембранах еритроцитів людей із ВК є більшою, порівняно зі здоровими [78]. Ймовірно, збільшення концентрації ендогенного гідроген сульфіду зумовлює гомеостатичний захист.Незважаючи на численні дослідження неспецифічного виразкового коліту, остаточна роль СВБ у розвитку цього захворювання малодосліджена [8,20,79,92]. Тому необхідно детально вивчати кишкові СВБ, їх метаболізм і закономірності утворення ними гідроген сульфіду в кишечнику, з'ясовувати всі можливі механізми його токсичної дії на епітеліальні клітини. Це дасть змогу розробляти нові підходи до лікування ВК та багатьох інших захворювань кишечника.Метою роботи було проаналізувати результати сучасних досліджень і узагаль-нити нові наукові дані про роль сульфатвідновлювальних бактерій у розвитку за-хворювань, а також розглянути можливі механізми дії гідроген сульфіду на клітини кишечника людини.

Identification of sulfate-reducing bacteria strains of human large intestine

“…An increased number of these microorganisms can be found in people with periodontitis, inflammatory bowel diseases, ulcerative colitis, rheumatic diseases and many other diseases [6,8,9,16,18,20,24]. Some scientists also suggest that the sulfatereducing bacteria (SRB) might cause of some forms of colon cancer, taking into account that these microorganisms produce hydrogen sulfide affecting the intestinal cells metabolism causing various diseases [6,15,16,22,24,28]. This is the main reason why it is necessary to study SRB in more detail.…”

Etiological Role of Sulfate-Reducing Bacteria in the Development of Inflammatory Bowel Diseases and Ulcerative Colitis

“…The increased number of sulfate-reducing bacteria and intense process of dissimilatory sulfate reduction in the gut can cause inflammatory bowel diseases of humans and animals [8,12,15,16]. These bacteria are often found in persons with rheumatic diseases, and with ankylosing spondylitis, etc.…”

“…Lactate oxidation to acetate occurs together with the concurrent reduction of sulfate to sulfide [4,6,10,11]. The presence of lactate and sulfate in the human intestine contributes to the intensive bacteria growth and the accumulation of their final metabolic products, acetate and hydrogen sulfide, which are toxic, mutagenic and cancerogenic to epithelial intestinal cells [2,7,8,13,14].…”

“…There is also an assumption that sulfate-reducing bacteria can cause some forms of cancer of the rectum through the formation of hydrogen sulfide [14,15,20], which affects the metabolism of intestinal cells and give rise to various inflammatory bowel diseases [12,13,17,21]. The species of Desulfovibrio genus cause bloody diarrhea, weight loss, anorexia, epithelial hyperplasia, abscesses and inflammatory infiltrates in animals and humans [2,3,8,14,15,19]. The increased number of sulfate-reducing bacteria was found in feces from people with ulcerative colitis compared with healthy individuals [2,3,10,17,19].…”

“…They consume sulfate as an electron acceptor and organic compounds as an electron donor and carbon source in the process of dissimilatory sulfate reduction [4,5,6]. Lactate is the most common substrate used by the species belonging to the intestinal sulfate-reducing bacteria [7,8]. The species of Desulfovibrio and Desulfomicrobium genera oxidize lactate incompletely to acetate [1,5,9].…”