ما هي ميكروبيوتا الأمعاء والميكروبيوم البشري؟
يستضيف جسم الإنسان تريليونات من الميكروبات أو البكتيريا. بعضها مفيد وبعضها ضار.
لمزيد من المعلومات المدعومة بالبحوث حول الميكروبيوم وكيف يؤثر على صحتك ، يرجى زيارة مركزنا المخصص.
قدر بعض العلماء أن هناك 10 أضعاف عدد الخلايا الميكروبية في الجسم عن الخلايا البشرية ، بينما يقول آخرون أن النسبة قد تكون أقرب إلى 1: 1.
تعني التطورات العلمية الحديثة في علم الوراثة أن البشر يعرفون الكثير عن الميكروبات في الجسم.
استثمرت العديد من البلدان كثيرًا في البحث عن التفاعلات داخل النظام البيئي لجسم الإنسان وصلتها بالصحة والمرض.
غالبًا ما يتم استخدام المصطلحين microbiota و microbiome للدلالة على نفس الشيء ويتم استخدامهما بالتبادل. ستشرح هذه المقالة الاختلافات بينهما وكيف يتم استخدام كلاهما والبحث في الطب الحديث.
حقائق سريعة عن جراثيم الأمعاء
- تتكون الكائنات الحية الدقيقة البشرية من تريليونات من الخلايا ، بما في ذلك البكتيريا والفيروسات والفطريات.
- توجد أكبر مجموعات من الميكروبات في الأمعاء. تشمل الموائل الشعبية الأخرى الجلد والأعضاء التناسلية.
- تعيش الخلايا الميكروبية ومادتها الوراثية ، الميكروبيوم ، مع البشر منذ الولادة. هذه العلاقة حيوية للصحة الطبيعية.
- الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش داخل الجهاز الهضمي تصل إلى حوالي 4 أرطال من الكتلة الحيوية. كل فرد لديه مزيج فريد من الأنواع.
- الجراثيم مهمة للتغذية والمناعة والتأثيرات على الدماغ والسلوك. وهو متورط في عدد من الأمراض التي تسبب اضطرابًا في التوازن الطبيعي للميكروبات.
ما هو الميكروبيوم البشري؟
تتكون الكائنات الحية الدقيقة البشرية من مجموعة واسعة من البكتيريا والفيروسات والفطريات وغيرها من الحيوانات وحيدة الخلية التي تعيش في الجسم.
الميكروبيوم هو الاسم الذي يطلق على كل الجينات الموجودة داخل هذه الخلايا الميكروبية.
كل إنسان يؤوي ما بين 10 تريليون و 100 تريليون خلية ميكروبية في علاقة تكافلية. هذا يفيد كل من الميكروبات ومضيفيها ، طالما أن الجسم في حالة صحية. تختلف التقديرات ، ولكن يمكن أن يكون هناك أكثر من 1000 نوع مختلف من الكائنات الحية الدقيقة التي تشكل الكائنات الحية الدقيقة البشرية.
هناك الكثير من المشاريع التي تحاول فك شفرة الجينوم البشري عن طريق ترتيب جميع الجينات البشرية. بطريقة مماثلة ، تعرض الميكروبيوم لجهود مكثفة لكشف جميع معلوماته الوراثية.
سيساعد مقطع الفيديو التالي حول النظام البيئي البشري ، الذي أنتجه مركز تعلم العلوم الوراثية بجامعة يوتا ، في مدينة سالت ليك ، في تكوين صورة لهذه العلاقة الدقيقة والحيوية.
إنها مقدمة جيدة لمجموعة الموائل لأنواع مختلفة من الميكروبات في الجسم ، بما في ذلك الاختلافات بين البيئة الجافة للساعد والبيئة الرطبة والزيتية للإبط.
الميكروبات في الجسم صغيرة جدًا لدرجة أنها تشكل فقط حوالي 2 إلى 3 بالمائة من الوزن الإجمالي لجسم الإنسان ، على الرغم من أنها تفوق عدد الخلايا.
وجدت دراسة نشرت عام 2012 في Nature بواسطة Human Microbiome Project Consortium ما يلي:
- تتنوع عينات المجتمعات الميكروبية في الفم والبراز بشكل خاص
- في المقابل ، تظهر العينات من المواقع المهبلية مجتمعات ميكروبية بسيطة بشكل خاص.
أظهرت الدراسة التنوع الكبير للميكروبيوم البشري عبر مجموعة كبيرة من الأشخاص الغربيين الأصحاء ، لكنها تطرح أسئلة لمزيد من البحث. كيف تختلف المجموعات الميكروبية داخل كل منا عبر العمر ، وهل أنماط الاستعمار بواسطة الميكروبات المفيدة هي نفسها التي تظهرها الميكروبات المسببة للأمراض؟
ما هي ميكروبيوتا الأمعاء؟
كانت جراثيم الأمعاء تُسمى بالنباتات الدقيقة للأمعاء.
في هذا الوقت تقريبًا ، في عام 1996 ، كتب الدكتور رودني بيرج ، من قسم علم الأحياء الدقيقة والمناعة بجامعة ولاية لويزيانا ، عن ميكروبيوتا الأمعاء ، ملخّصًا أهميتها "العميقة".
كتب الدكتور بيرج في ورقة بحثية نُشرت في مجلة Trends in Microbiology: "إن البكتيريا الأصلية في الجهاز الهضمي لها تأثيرات عميقة على التطور التشريحي والفسيولوجي والمناعي للمضيف".
تضيف الورقة:
"تحفز البكتيريا الأصلية الجهاز المناعي للمضيف للاستجابة بسرعة أكبر لتحدي العوامل الممرضة ، ومن خلال العداء البكتيري ، تمنع استعمار الجهاز الهضمي بواسطة مسببات الأمراض الخارجية."
هذه العلاقة التكافلية تفيد البشر ، ووجود هذه النباتات الطبيعية يشمل الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في البيئة بحيث يمكن العثور عليها عمليًا في جميع الحيوانات من نفس الموطن.
ومع ذلك ، تشتمل هذه الميكروبات الأصلية أيضًا على بكتيريا ضارة يمكنها التغلب على دفاعات الجسم التي تفصلها عن الأجهزة والأعضاء الحيوية. الامثله تشمل
باختصار ، هناك بكتيريا مفيدة في الأمعاء ، وهناك بكتيريا ضارة يمكن أن تنتقل إلى أنظمة أوسع ويمكن أن تسبب التهابات محلية في الجهاز الهضمي. تشمل هذه العدوى التسمم الغذائي وأمراض الجهاز الهضمي الأخرى التي تؤدي إلى الإسهال والقيء.
تحتوي ميكروبيوتا الأمعاء على أكثر من 3 ملايين جين ، مما يجعلها أكثر تنوعًا وراثيًا 150 مرة من جسم الإنسان.
الميكروبات المعوية لكل فرد فريدة من نوعها. يمكن أن يساهم بشكل كبير في كيفية محاربة الشخص للأمراض وهضم الطعام وحتى مزاجه وعملياته النفسية.
لماذا تعتبر الجراثيم البشرية مهمة؟
تم العثور على روابط بين ميكروبات الأمعاء وأمراض القلب
تطورت الكائنات الحية الدقيقة جنبًا إلى جنب مع البشر وتشكل جزءًا لا يتجزأ من الحياة ، وتقوم بمجموعة من الوظائف الحيوية.
وهي متورطة في كل من الصحة والمرض ، وقد وجدت الأبحاث روابط بين المجموعات البكتيرية ، سواء كانت طبيعية أو مضطربة ، والأمراض التالية:
- أزمة
- الخوض
- سرطان
- مرض الاضطرابات الهضمية
- التهاب القولون
- داء السكري
- الأكزيما
- مرض قلبي
- سوء التغذية
- تصلب متعدد
- بدانة
يؤثر الميكروبيوم البشري على المجالات العريضة الأربعة التالية ذات الأهمية للصحة:
- تغذية
- حصانة
- سلوك
- مرض
تغذية
بالإضافة إلى امتصاص الطاقة من الطعام ، فإن ميكروبات الأمعاء ضرورية لمساعدة البشر على تناول العناصر الغذائية. تساعدنا بكتيريا الأمعاء على تكسير الجزيئات المعقدة في اللحوم والخضروات ، على سبيل المثال. بدون مساعدة بكتيريا الأمعاء ، يكون السليلوز النباتي غير قابل للهضم.
قد تستخدم ميكروبات الأمعاء أيضًا أنشطتها الأيضية التي تؤثر على الرغبة الشديدة في تناول الطعام والشعور بالامتلاء.
يرتبط تنوع الجراثيم بتنوع النظام الغذائي. يُظهر البالغون الأصغر سنًا الذين يجربون مجموعة متنوعة من الأطعمة مجموعة متنوعة من الميكروبات المعوية أكثر من البالغين الذين يتبعون نمطًا غذائيًا مميزًا.
حصانة
منذ اللحظة التي يولد فيها الحيوان ، يبدأون في تكوين الميكروبيوم الخاص بهم. يكتسب البشر ميكروباتهم الأولى من مدخل عنق رحم أمهاتهم عند وصولهم إلى العالم.
بدون هؤلاء الضيوف الميكروبيين الأوائل ، لن توجد المناعة التكيفية. هذه آلية دفاعية حيوية تتعلم كيفية الاستجابة للميكروبات بعد مواجهتها. هذا يسمح باستجابة أسرع وأكثر فعالية للكائنات المسببة للأمراض.
تظهر القوارض النظيفة تمامًا من الكائنات الحية الدقيقة مجموعة من الآثار المرضية ، ومن بينها نظام المناعة المتخلف.
ترتبط الكائنات الحية المجهرية أيضًا بأمراض المناعة الذاتية والحساسية ، والتي يمكن أن تتطور بشكل أكبر عندما يتم إزعاج التعرض للميكروبات في وقت مبكر.
سلوك
يمكن أن تؤثر الجراثيم على الدماغ ، والذي يشارك أيضًا في عملية الهضم. حتى أن البعض أطلق على ميكروبيوتا الأمعاء "دماغ ثانٍ".
تثير الجزيئات الصغيرة التي يفرزها نشاط بكتيريا الأمعاء استجابة الأعصاب في الجهاز الهضمي.
لاحظ الباحثون أيضًا وجود روابط بين ميكروبيوم الأمعاء والاضطرابات النفسية ، مثل الاكتئاب واضطراب طيف التوحد (ASD).
مرض
قدمت البكتيريا في الجهاز الهضمي نظرة ثاقبة لأمراض الأمعاء ، بما في ذلك أمراض الأمعاء الالتهابية (IBD) ، مثل مرض كرون والتهاب القولون التقرحي. تم ربط انخفاض التنوع الميكروبي في الأمعاء بمرض التهاب الأمعاء وكذلك السمنة ومرض السكري من النوع 2.
تم ربط حالة ميكروبيوتا الأمعاء بمتلازمة التمثيل الغذائي. أدى تغيير النظام الغذائي عن طريق تضمين البريبايوتكس والبروبيوتيك والمكملات الأخرى إلى تقليل عوامل الخطر هذه.
تؤثر ميكروبات الأمعاء وجيناتها على توازن الطاقة ونمو الدماغ والوظيفة الإدراكية. البحث مستمر حول كيفية حدوث ذلك بالضبط والطرق التي يمكن بها استخدام هذه العلاقة لمنفعة الإنسان.
يمكن أن يؤدي اضطراب الجراثيم بالمضادات الحيوية إلى الإصابة بالأمراض ، بما في ذلك العدوى التي تصبح مقاومة للمضادات الحيوية.
تلعب الجراثيم أيضًا دورًا مهمًا في مقاومة النمو المفرط للأمعاء للمجموعات التي تم إدخالها خارجيًا والتي من شأنها أن تسبب المرض بطريقة أخرى - تتنافس البكتيريا "الجيدة" مع "البكتيريا السيئة" ، حتى أن بعضها يطلق مركبات مضادة للالتهابات.
نتائج جديدة على الميكروبيوم
تم استثمار استثمارات ضخمة في الأبحاث حول المجموعات الميكروبية في الجسم وعلم الوراثة الخاص بها ، واستكشاف الروابط مع الصحة والمرض.
أطلقت المعاهد الوطنية للصحة (NIH) مشروع Microbiome البشري في عام 2007 ، وهو مشروع بحثي يهدف إلى تحديد الأنواع الميكروبية التي تؤثر على البشر وعلاقاتهم بالصحة من خلال إنتاج مجموعات بيانات كبيرة ومتاحة للجمهور من الدراسات الجينية.
توجد معظم الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في البشر في الجهاز الهضمي ، وهذا أيضًا هو المكان الذي يتم فيه إجراء معظم الاكتشافات الجديدة.
تشمل التطورات الأخيرة مزيدًا من التأكيد على طرق إدخال سلالة جديدة في الكائنات الحية الدقيقة الموجودة باستخدام توفر المغذيات دون التأثير على التوازن الكلي ووظيفة الميكروبيوم. هذا يفتح إمكانية علاجات بروبيوتيك وطرق جديدة لتحليل تركيبة ميكروبيوتا الأمعاء.
تم استخدام الأعشاب البحرية للتحكم في ميكروبيوتا الأمعاء للعديد من الفئران في هذه الدراسة.
كان هناك أيضًا بحث حديث حول كيفية قيام مسببات الأمراض المحتملة من خارج الجسم بالغزو وكيفية ارتباطها بميكروبات الأمعاء. سيساعد هذا في تحديد طرق للحد من غزو الميكروبات التي يحتمل أن تكون ضارة وتأثيراتها المسببة للأمراض.
أصبحت جراثيم الأمعاء حجر الزاوية في الطب الوقائي.
