Микрофлора способствует регуляции двигательной активности кишечника за счет синтеза оксида азота из аргинина под действием NOS (синтаза оксида азота) (Кучумова С. Ю., 2011). Оксид азота проникает в мышечный слой и активирует гуанилатциклазу, что приводит к увеличению содержания гуанозинмонофосфата (ГМФ) и расслаблению мышц (Ивашкин В. Т., 2011).
Микрофлора способствует абсорбционной функции, например, улучшает всасывание воды. Na+ / Н+-обменники (NHE – Na+ / H+ exchangers) составляют группу интегральных мембранных белков, экспрессируемых во всех тканях организма, которые осуществляют трансмембранный обмен ионов Na+ на ионы Н+ (Binder H. J., 1994; Yun C. H., 1995). Существует 6 типов белков транспортеров, однако NHЕ1, NHЕ2 и NHЕ3 экспрессируются на апикальной мембране эпителиальных клеток кишечника (Yun C. H., 1995). Там же расположены Cl– / HCO3 – обменники. Установлено, что бутират (масляная кислота, вырабатываемая микрофлорой кишки) поступает в колоноцит в обмен на гидрокарбонатные ионы. Часть всосавшегося бутирата вновь поступает в просвет кишки в обмен на ионы хлора, однако значительная часть его остается в колоноците и утилизируется им. Кроме того, всасывание бутирата тесно связано с всасыванием натрия: блокирование всасывания бутирата блокирует всасывание натрия, и наоборот. Это взаимодействие имеет особое значение, т. к. поступление натрия в колоноцит определяет всасывание воды (Guarner F., 2003).
Важнейшая роль нормальной микрофлоры заключается в способности нейтрализовать многие токсические субстраты и метаболиты (нитраты, ксенобиотики, гистамин, мутагенные стероиды) (Кучумова С. Ю., 2011). С одной стороны, микрофлора представляет собой массивный сорбент, выводящий из организма токсические продукты с кишечным содержимым, а с другой – утилизирует их в реакциях метаболизма для своих нужд.
Некоторые вещества, вырабатываемые бактериями, обладают антиоксидантными свойствами и способствуют снижению риска заболеваемости раком толстой кишки (Кучумова, С. Ю., 2011). Например, антиканцерогенный эффект бутирата проявляется в регуляции апоптоза – гибели клетки, который характеризуется активацией нелизосомных эндогенных эндонуклеаз, расщепляющих ядерную ДНК на маленькие фрагменты. Бутират снижает пролиферацию клеток эпителия толстой кишки, но повышает их дифференцировку (Бельмер С. В, 2005; Pryde S. E., 2002).
Предполагается, что одна из причин более высокой частоты опухолей толстой кишки по сравнению с тонкой – недостаток цитопротективных составляющих, большинство из которых всасывается в средних отделах ЖКТ (Кучумова, С. Ю., 2011). Среди них – витамин В12 и фолиевая кислота, которые определяют стабильность клеточных ДНК, в частности ДНК клеток эпителия толстой кишки. Даже незначительный дефицит этих витаминов, не вызывающий анемию или другие тяжелые последствия, приводит к значимым аберрациям в молекулах ДНК колоноцитов, способным стать основой канцерогенеза. Известно, что недостаточное поступление к колоноцитам витаминов В6 , В12 и фолиевой кислоты ассоциируется с повышенной частотой рака толстой кишки в популяции (Бельмер С. В., 2006). Дефицит витаминов приводит к нарушению процессов метилирования ДНК, мутациям и, как следствие, раку толстой кишки.
Кишечная микрофлора обеспечивает синтез многих жизненно необходимых веществ: синтез витаминов группы В (В1, В2, В6, В12), витаминов С, К, фолиевой, никотиновой кислот. Одна только кишечная палочка синтезирует около 10 витаминов (Кучумова С. Ю., 2011).
В результате микробного метаболизма в толстой кишке образуются молочная кислота, короткоцепочечные жирные кислоты, углекислый газ, водород, вода. Углекислый газ в большой степени преобразуется в ацетат, водород всасывается и выводится через легкие, а органические кислоты утилизируются макроорганизмом (Rambaud J. C., 2006). Так, произведенные местными кишечными бактериями, вносят 5–10 % необходимых калории людям, и имеют благоприятные воздействия и на местных и на системном уровнях (Mortensen P. B., 1996).
Такие продукты метаболизма молочнокислых бактерий и бактероидов, как молочная, уксусная, янтарная, муравьиная кислоты, обеспечивают поддержание показателя рН внутрикишечного содержимого на уровне 4.0, благодаря чему в ЖКТ тормозится рост и размножение патогенных и гнилостных микроорганизмов.