Биохимический анализ кала

Определение содержания в кале некоторых короткоцепочечных жирных кислот, являющихся продуктами метаболизма обитающих в кишечнике микроорганизмов, соотношение которых изменяется при нарушениях качественного и количественного состава микрофлоры кишечника, обусловленных различными функциональными и иммуновоспалительными заболеваниями желудочно-кишечного тракта.

Синонимы русские

Биохимический анализ кала на дисбактериоз, биохимическое исследование микрофлоры кишечника.

Синонимы английские

Faecal short-chain fatty acids (SCFA).

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Кал.

Как правильно подготовиться к исследованию?

• Исключить прием слабительных препаратов, введение ректальных свечей, масел, ограничить (по согласованию с врачом) прием медикаментов, влияющих на перистальтику кишечника (белладонна, пилокарпин и др.), и препаратов, влияющих на окраску кала (железо, висмут, сернокислый барий), в течение 72 часов до сбора кала.

Общая информация об исследовании

В различных частях тела человека обитает огромное количество микроорганизмов, более половины из них заселяет различные отделы желудочно-кишечного тракта. Около 90% микробиоты кишечника составляют постоянно обитающие виды бактерий, чуть менее 10% – добавочные, или факультативные, микроорганизмы, и менее 1% приходится на транзиторные – случайно попавшие в кишечник виды. Одним из основных аспектов "взаимовыгодного" сосуществования человека и обитающих в его кишечнике бактерий является их участие в процессах пищеварения. В частности, в процессе переработки сахаросодержащих соединений отдельные виды населяющих толстый кишечник бактерий способны производить так называемые короткоцепочечные жирные кислоты. Это обобщенное название органических соединений, содержащих относительно небольшое количество атомов углерода и считающихся биохимическими маркерами симбиоза человеческого организма и населяющей кишечник микрофлоры. Большая часть образовавшихся в кишечнике короткоцепочечных жирных кислот всасывается, с калом выводится около 5% от их общего количества.

В данном исследовании определяется содержание к фекалиях короткоцепочечных жирных кислот, продуцируемых в основном анаэробной микрофлорой, к которым относятся:

• уксусная – С2 (обозначение указывает, что в молекуле кислоты содержится два атома углерода);

• пропионовая – С3;

• масляная – С4;

• изомасляная – iС4 (изомеры характеризуются одинаковым атомным составом, но различаются пространственной структурой и, как следствие, некоторыми физическими и химическими свойствами);

• изовалериановая – iC5;

• изокапроновая – iC6.

А также расчетные показатели:

• изоCn/Cn – отношение суммарного содержания кислот с разветвленной цепью (изомеров) к кислотам с неразветвленной цепью;

• АИ – анаэробный индекс – отношение суммы пропионовой и масляной кислот к уксусной кислоте.

По результатам многочисленных исследований подтверждено, что посредством участия продуктов метаболизма кишечной микрофлоры, в частности короткоцепочечных жирных кислот, в различных биологических процессах организма человека она выполняет ряд важнейших функций, в том числе обмен веществ и энергии, стимуляция иммунной системы и блокирование активации патогенной флоры, регуляция моторной активности кишечника.

Различные виды микроорганизмов обладают способностью к преимущественному синтезу той или иной короткоцепочечной жирной кислоты. Патологические изменения, происходящие в желудочно-кишечном тракте, а по результатам некоторых наблюдений, даже не связанная с ЖКТ патология, приводят к изменению качественного и количественного состава кишечной микрофлоры, что проявляется в том числе изменением концентрации тех или иных кислот. Вместе с тем возникающие нарушения в микробиоте кишечника способствуют дальнейшему сохранению и прогрессированию патологических изменений.

В последнее время в диагностическую практику все больше включают косвенное исследование состава кишечной микрофлоры путём определения содержания в кале различных короткоцепочечных жирных кислот. На основании многочисленных клинических наблюдений предложены типы изменений состава КЖК, являющиеся параметрами выбора средств фармакологической коррекции. Данная методика позволила индивидуализировать подход к лечению и, как следствие, повысить его эффективность. Кроме того, на основании динамики изменений состава КЖК проводится мониторинг эффективности проводимой терапии – при эффективном лечении происходит нормализация количественного и качественного состава короткоцепочечных жирных кислот.

Для чего используется исследование?

• Для оценки состояния микрофлоры кишечника;

• скрининг и дифференциальная диагностика заболеваний кишечника, в том числе в качестве уточняющего теста при функциональных расстройствах ЖКТ;

• диагностика активности и распространенности патологического процесса при воспалительных заболеваниях кишечника;

• выбор индивидуального лечения для пациентов с патологией ЖКТ и последующая оценка его эффективности;

• диагностика недостаточности внешнесекреторной функции поджелудочной железы при хроническом панкреатите.

Когда назначается исследование?

• При симптомах функциональных расстройств желудочно-кишечного тракта, а также проявлениях воспалительных заболеваний кишечника (например, обострения неспецифического язвенного колита): диарея, запоры, боли в животе, метеоризм и т.д.

Что означают результаты?

Референсные значения

Абсолютное содержание уксусной кислоты (C2)	5,88±1,22 мг/г
Относительное содержание уксусной кислоты (C2)	0,634±0,015 Ед
Абсолютное содержание пропионовой кислоты (C3)	1,79±0,95 мг/г
Относительное содержание пропионовой кислоты (C3)	0,189±0,011 Ед
Абсолютное содержание масляной кислоты (C4)	1,75±0,85 мг/г
Относительное содержание масляной кислоты (C4)	0,176±0,011 Ед
Абсолютное содержание ИзоCn (изоС4 + изоС5 + изоС6)	0,631±0,011 мг/г
Относительное содержание ИзоCn (изоС4 + изоС5 + изоС6)	0,059±0,015 Ед
ИзоCn/Cn	0,430±0,140 Ед
Общее содержание (C2+...C6)	10,51±2,50 мг/г
Анаэробный индекс (C2-C4)	-0,576 (±0,110) Ед

Соотношение уровней различных КЖК отражает преобладание в составе микрофлоры кишечника тех или иных видов бактерий. Анаэробные микроорганизмы, продуцирующие КЖК:

• уксусная – Bifidobacterium, Lactobacillus, Actinomyces, Ruminococcus;

• пропионовая – Veillonella, Propionibacterium, Anaerovibrio;

• масляная – Acidaminococcus, Bacteroides, Clostridium, Eubacterium, Fusobacterium, Lachnospira, Butyrivibrio, Gemmiger, Coprococcus;

• изокислоты – Bacteroides, Megasphaera.

Общее содержание КЖК используется для оценки метаболической активности кишечной микрофлоры. Низкое общее содержание КЖК свидетельствует о понижении метаболической активности нормальной микрофлоры, возможном снижении моторики толстой кишки, а также о дефиците пищевых субстратов. Повышение общего уровня КЖК может отмечаться при избыточной колонизации толстой кишки отдельными представителями анаэробной микрофлоры, усилении ее метаболической активности, а также при ферментативной недостаточности и нарушениях всасывания.

Анаэробный индекс – отражает отношение строгих анаэробов к аэробам и факультативным анаэробам. Его повышение связано с угнетением популяции строгой анаэробной микрофлоры.

Согласно данным некоторых исследовательских работ, выявлены следующие закономерности изменения состава КЖК при различной патологии кишечника:

• для синдрома раздраженного кишечника с преобладанием запоров характерно повышение содержания уксусной кислоты, увеличение отношения суммарного содержания изокислот к кислотам с неразветвленной цепью и смещение анаэробного индекса в сторону слабоотрицательных значений;

• при СРК с диареей и неспецифическом язвенном колите отмечается повышение концентрации пропионовой и масляной кислот (однако повышение масляной кислоты при НЯК выражено больше), анаэробный индекс смещен в сторону резко отрицательных значений; кроме того, при СРК с запорами снижено отношение ИзоCn/Cn;

• также выявлены закономерности изменения содержания КЖК в зависимости от локализации процесса при неспецифическом язвенном колите: при дистальном поражении уровни пропионовой и масляной кислот изменяются в одном направлении, при левостороннем и тотальном поражении их изменения разнонаправлены, при левостороннем возрастает уровень масляной кислоты, а при тотальном – пропионовой.

Что может влиять на результат?

• Предшествующая терапия противомикробными лекарственными препаратами изменяет состав микрофлоры ЖКТ, поэтому исследование желательно проводить спустя как минимум 14 дней после окончания лечения антибиотиками. В данном случае желательно проконсультироваться с врачом о целесообразности и оптимальных сроках проведения данного исследования.

Важные замечания

• В данном тесте определяются в основном короткоцепочечные жирные кислоты, являющиеся продуктами обмена веществ анаэробных микроорганизмов (живущих в условиях отсутствия кислорода), которые чаще всего не определяются при рутинном микробиологическом исследовании ввиду сложной технологии культивирования.
• Нецелесообразно проведение данного исследования для диагностики инфекционных поражений ЖКТ.

Также рекомендуется

• Копрограмма
• Дисбактериоз кишечника
• Посев кала на условно-патогенную флору с определением чувствительности к антибиотикам
• Посев кала на патогенную флору (диз. группа и тифопаратифозная группа) с определением чувствительности к антибиотикам.
• Определение токсинов A и B Clostridium difficile
• Комбинированное обследование при воспалительных заболеваниях кишечника
• Кальпротектин в кале

Кто назначает исследование?

Гастроэнтеролог, терапевт, врач общей практики, педиатр.

Литература

• Per G. Farup, Knut Rudi and Knut Hestad. Faecal short-chain fatty acids – a diagnostic biomarker for irritable bowel syndrome? / BMC Gastroenterology (2016) 16:51.
• Alexandra L. McOrist, Guy C. J. Abell, Caroline Cooke and Kerry Nyland. Bacterial population dynamics and faecal short-chain fatty acid (SCFA) concentrations in healthy humans. British Journal of Nutrition (2008), 100, 138 – 146.
• Ардатская М. Д., Минушкин О. Н. Современные принципы диагностики и фармакологической коррекции / Гастроэнтерология, приложение к журналу Consilium Medicum. – 2006. – Т. 8. – №2.
• Ардатская М. Д. Клиническое значение короткоцепочечных жирных кислот при патологии желудочно-кишечного тракта. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук. Москва, 2003 год.