کارایی و توانایی میکروب‌ها در بدن

به گزارش مجله خبری نگار،میکروبیوم یک سد محافظ در برابر پاتوژن‌های خارجی است که سیستم ایمنی را تعدیل کرده و به متابولیسم غذا کمک می‌کند. با این وجود، میکروبیوم‌ها عملکرد‌های پنهان دیگری نیز دارند و جامعه علمی در حال بررسی نقش آن در سلامت و بیماری است.

به نقل از ال پائیس، ما تنها نیستیم، نه کاملا. ما همواره با هزاران باکتری، ویروس، قارچ و مخمر، باستان‌شناسی و تک یاخته همراه هستیم که با چشمان غیر مسلح نمی‌توان آن را مشاهده کرد و و مورد توجه قرار نمی‌گیرند. این دنیای زیستی عظیم از میکروب‌ها به طور نسبتا هماهنگ پوست، واژن، دهان، ریه‌ها و به ویژه روده را پر می‌کند تا به بدن انسان کمک کنند تا وظایف اولیه‌ای را انجام دهد مانند محافظت از آن در برابر عوامل بیماری زای خارجی و متابولیسم برخی غذاها. تمام این میکروب‌ها به عنوان میکروبیوم انسانی شناخته می‌شوند اکوسیستم پیچیده‌ای از میکروب‌ها که به عنوان اندام دیگری در بدن عمل می‌کند. دانشمندان در حال حاضر برخی از وظایف ضروری میکروبیوم را می‌دانند.

با این وجود، پژوهشگران کماکان در تلاش هستند تا درک بهتری از نقش میکروب‌ها در سلامت و بیماری به دست آورند. آنان در حال مطالعه تغییرات در این دنیای کوچک هستند که مربوط به بیماری‌های عفونی، بیماری‌های خود ایمنی و حتی پاسخ‌ها به دارو‌های انکولوژیک (مورد استفاده در شیمی درمانی) است.

در واقع، یک فرد نیمی انسان و نیمی باکتری است. این بدان معناست که بدن به تعداد سلول‌های انسان از این نوع میکروب دارد. ما حدود ۲۳۰۰۰ ژن انسانی داریم، اما به طور کلی میکروب‌های ما ممکن است حدود ۳ میلیون ژن را در خود جای دهند. برخی در حال حاضر این میکروبیوم را دومین ژنوم ما می‌دانند. ما ابرارگانیسم‌هایی هستیم که در آن ۱ درصد از ژنوم‌مان از والدین و ۹۹ درصد از میکروب‌های‌مان به ارث رسیده اند.

از میان تمام میکروارگانیسم‌های کوچکی که آزادانه در بدن‌مان پرسه می‌زنند باکتری‌ها رایج‌ترین میکروارگانیسم‌هایی هستند که میکروبیوتا یا میکروبیوم نامیده می‌شوند. برخی از متخصصان از این اصطلاحات به جای یکدیگر استفاده می‌کنند، اما تفاوت ظریفی بین این دو وجود دارد: اولی به اجتماع میکروب‌ها و دومی به ژن‌های درون آن اشاره دارد. تخمین زده می‌شود که در یک بدن سالم بیش از ۱۰ هزار گونه مختلف باکتریایی زندگی می‌کنند که کمتر از ۱ درصد از آن گونه‌ها پاتوژن‌های بالقوه هستند. دهان و مجرای روده دارای متنوع‌ترین باکتری‌ها هستند.

جامعه علمی در تلاش است تا مشخص کند که این ملغمه از میکروب‌های موجود در درون انسان چه عملکردی دارند و چگونه سازماندهی شده اند. اگرچه دانشمندان به نکاتی پی برده‌اند، اما مهم‌ترین نکته‌ای که می‌دانیم آن است که اطلاعات اندکی در اختیار داریم: میکروبیوم بسیار پیچیده است. «خوزه مانوئل فرناندز رئال» دانشمند انستیتو تحقیقاتی بیومدیکال جوزپ تروئتا در ژیرونا میکروبیوتا را به جعبه سیاه هواپیما تشبیه می‌کند. این «یک رکورد مداوم از فعالیت روزانه» است از غذا گرفته تا سطح استرس و خلق و خو. این متخصص می‌افزاید: «این حجم عظیمی از اطلاعات است که ما باید آن را کشف کنیم».

هر میکروبیوم منحصر به فرد است. هیچ دو میکروبیومی یکسان نیستند و با افزایش سن، عادات، رژیم غذایی و دارو دائما در حال تغییر هستند.

«فرانسیسکو گارنر» متخصص گوارش و عضو کمیته علمی کنسرسیوم بین المللی میکروبیوم انسانی خاطر نشان می‌کند که حدود ۱۵۰ گونه باکتریایی غالب وجود دارند. نتیجه یک مطالعه نشان داد که تنها ۱۸ گونه باکتریایی وجود داشتند. امکان تعریف هسته‌ای اصلی باکتری‌ها از طریق نتیجه آن مطالعه وجود نداشت. با این وجود، باکتری‌ها اکوسیستم‌های زنده بودند. نتیجه مطالعه نشان داد میکروبیوم دچار تغییرات زیادی می‌شود ایستا نیست، اما پایدار است و همواره تعادلی بین باکتری‌ها وجود دارد.

بیش‌ترین مطالعه بر روی میکروبیوتای روده صورت گرفته، زیرا بزرگترین و متنوع‌ترین ناحیه است و کلیدی‌ترین عملکرد‌های ارگانیک را برعهده دارد. گارنر نقش حیاتی میکروبیوتای روده را این گونه توضیح می‌دهد: «روده بزرگ برای دریافت باکتری‌ها آماده است و ما می‌خواهیم باکتری‌ها آنجا باشند تا به ما در هضم غذا کمک کنند. روده بزرگ دارای یک کیسه به نام سکوم است و آن چه که پانکراس نمی‌تواند جذب کند در آن رسوب می‌کند. برای مثال، سلول‌های گیاهی توسط باکتری‌های سکوم هضم می‌شوند».

تحریک سیستم ایمنی بدن

میکروبیوتای روده اغلب فیلتر مهم محیط بیرونی است و یک نشانگر از رژیم غذایی مصرفی ما می‌باشد تبدیل کننده بسیاری از مواد است و عملکردی مشابه کبد دارد و هم چنین نوعی از سیستم ایمنی است که از ما در برابر عناصر خارجی محافظت می‌کند. عملکرد دیگر آن تحریک سیستم ایمنی است. میکروب‌ها با یکدیگر و با ما ارتباط دارند. در سالیان نخست زندگی ما وجود میکروبیوم‌ها ضروری می‌باشد تا سیستم ایمنی به طور طبیعی رشد کند.

میکروبیوم تحت تاثیر رژیم غذایی، داروها، سیگار کشیدن، ورزش بدنی و بیماری‌ها قرار می‌گیرد. برای مثال، استفاده از آنتی بیوتیک‌ها در اوایل دوران کودکی می‌تواند یک عامل خطر باشد که تعادل میکروبی را تغییر می‌دهد. بهایی که ما باید برای نمردن بر اثر عفونت بپردازیم این است که بیماری‌های ناشی از سیستم ایمنی می‌توانند ظهور کنند.

اغلب جهش‌های ژنتیکی که به عنوان عوامل خطر برای این بیماری‌ها شناسایی می‌شوند ژن‌هایی هستند که جنبه‌های مربوط به میکروبیوتا را رمزگذاری می‌کنند و زایمان با سزارین، عدم غوطه‌ور شدن همزمان در میکروبیوم واژن مادر، خطر ابتلا به آسم و آلرژی را افزایش می‌دهد و هم چنین بر ترکیب میکروبیوتای کودک تاثیر می‌گذارد و برای تقویت سیستم ایمنی بدن او کلیدی می‌باشد. کارشناسان خاطر نشان می‌سازند که اختلالات در رشد میکروبیوتا در طول فرآیند بلوغ سیستم ایمنی می‌تواند میزان تحمل ایمنی را مختل کند و منجر به بیماری‌های خود ایمنی شود.

جامعه علمی بر روی یافتن این که دقیقا نقش میکروبیوم در افراد سالم در مقابل افراد بیمار چیست متمرکز شده است. آیا تغییر میکروبیوم منجر به بیماری می‌شود یا اکوسیستم میکروبی را تعدیل می‌کند؟ احتمالا هر دو مورد را موجب می‌شود. پژوهشگران بررسی چگونگی واسطه‌گری این میکروارگانیسم‌ها در آسیب‌شناسی‌های مختلف را آغاز کرده اند. با این وجود، محدود کردن تاثیر آن آسان نیست. گارنر می‌گوید: «مطمئنا میکروبیوتا عامل دیگری است که ما روی آن حساب نکردیم، اما لزوماً عامل تعیین کننده نیست».

ما به طور قطع می‌دانیم که این میکروب‌ها تا حدی بر سرطان روده بزرگ و سینه، افسردگی، آلرژی، چاقی، دیابت نوع ۲ و کولیت اولسراتیو (یک بیماری التهابی مزمن روده بزرگ) تاثیر می‌گذارند. همان طور که گارنر اشاره می‌کند عامل مشترک تقریبا در همه بیماری‌ها از دست دادن تنوع در میکروبیوتا است که احتمالا به دلیل پیروی از رژیم‌های غذایی غنی از پروتئین و چربی و حاوی میزان اندک سبزیجات است. بر اثر مصرف چنین رژیم غذایی‌ای میکروبیوتایی که در روده بزرگ برای هضم آن سبزیجات داشتیم از بین می‌رود و ناپدید می‌شود.

هم چنین، مطالعات انجام شده بر روی موش‌ها نشان می‌دهند که میکروبیوتای روده می‌تواند بر فیزیولوژی عصبی، رفتار و حتی روند بهبود زخم‌ها تاثیر بگذارد. این مطالعه هم چنین نشان داد که میکروبیوتای روده می‌تواند بر شناخت و اضطراب تاثیر بگذارد.

تحقیقات دیگری که بر روی حیوانات نیز انجام شد ارتباط بالقوه میکروب‌های روده را در بیماری‌های تخریب کننده عصبی مانند پارکینسون نشان داد. هم چنین، نتایج تفاوت قابل توجهی را در مولفه میکروبی روده کودکانی که دارای اختلالات طیف اوتیسم هستند و کودکانی که به چنین اختلالاتی مبتلا نیستند نشان دادند. بیماری‌های پریودنتال (لثه) که با تغییر میکروبیوتای دهان گسترش می‌یابند خطر ابتلا به بیماری‌های قلبی عروقی را تا ۲۵ درصد افزایش می‌دهند.

در موارد ابتلا به سرطان تغییر میکروبیوتا می‌تواند باعث التهاب و پاسخ ایمنی مرتبط با شروع تومور‌ها شود. پژوهشگران کماکان در حال بررسی این موضوع هستند که آیا میکروبیوتای خاصی می‌تواند فرد را مستعد ابتلا به تومور سازد یا خیر. در حال حاضر، تحقیقات صورت گرفته رابطه بسیار واضحی بین میکروبیوم و امکان پاسخ به ایمونوتراپی را کشف کرده‌اند. میکروبیوتای بیمارانی که به ایمونوتراپی پاسخ می‌دهند متفاوت از میکروبیوتای بیمارانی است که پاسخ نمی‌دهند.

اگر آن را در مورد حیوانات آزمایشی اعمال کنید و مدفوع بیمارانی را که پاسخ می‌دهند به موش‌هایی که پاسخ نمی‌دهند پیوند دهید آنان نیز در نهایت پاسخ مورد انتظار را خواهند داد. میکروبیوتا توانایی تاثیرگذاری بر این درمان‌ها را دارد و می‌تواند به‌عنوان یک عامل پیش آگهی و به عنوان یک درمان مورد استفاده قرار گیرد. مطالعاتی در مورد پیوند مدفوع (میکروبیوتا) برای ایمونوتراپی وجود دارد.

پیوند میکروبیوتای مدفوع

یک بیماری که ارتباط نزدیکی با میکروبیوتا دارد عفونت کلستریدیوم دیفیسیل است که یک باکتری بسیار مقاوم است و در افراد ضعیف می‌تواند باعث کولیت خفیف (اسهال) یا کولیت شدید شود که قادر است منجر به مگاکولون سمی بالقوه کشنده شود. این بیماری به قدری واضح با تغییر میکروبیوتا مرتبط است که پیوند میکروبیوتای مدفوع از اهدا کننده درمان مشخص شده برای بیمارانی است که به درمان‌های مرسوم پاسخ نمی‌دهند. در ۲۰ درصد بیماران عفونت عود می‌کند و پس از آن احتمال عود تا ۴۰ درصد افزایش می‌یابد.

مطالعه میکروبیوتا جنبه‌های مختلفی را مورد ارزیابی قرار داده از از توصیف آن گرفته تا درک عملکرد آن تا یادگیری نحوه تعدیل آن برای اهداف درمانی. در مورد اخیر، پیوند مدفوع که روده بیمار را با میکروبیوتای مدفوع از یک اهداکننده سالم دوباره پر می‌کند یکی از امیدوارکننده‌ترین راهبرد‌ها بوده است. با این وجود، تاکنون این روش تنها برای عفونت‌های کلستریدیوم دیفیسیل موفقیت‌آمیز بوده و گارنر اشاره می‌کند که برای سندرم روده تحریک‌پذیر به خوبی عمل نمی‌کند. در یک بیماری کمبود برخی از گونه‌ها و فراوانی گونه‌های دیگر وجود دارد.

زمانی که از اهداکننده مدفوع می‌گیرید چند باکتری خوب و تعدادی باکتری بد را پیوند می‌زنید و شاید باکتری‌های خوب به طور مناسب در روده ملتهب جای نگیرند و همین موضوع باعث تشدید التهاب می‌شود. این اتفاق در مواردی از کولیت اولسراتیو رخ داده است جایی که برخی از پیوند‌ها خوب پیش رفتند و برخی دیگر خیر. مشکل این است که شما دنیای بسیاری از باکتری‌های ناشناخته را معرفی می‌کنید و موقعیت خاص بیمار ممکن است به این معنی باشد که برخی از آن باکتری‌ها خوب و مناسب نیستند.

پیوند میکروبیوتای مدفوع برای درمان کلستریدیوم دیفیسیل اقدامی ضروری است، اما در سایر زمینه‌ها مانند بیماری التهابی روده به خوبی آن چه پیش‌تر پیش بینی شده بود عمل نکرده است. با این وجود، تحقیقات در این باره کماکان ادامه دارد. در ماه نوامبر، سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) اولین داروی زیستی میکروبیوتای مدفوعی را برای درمان کلستریدیوم دیفیسیل تایید کرد.

دانشمندان در آزمایشگاه در حال آزمایش بر روی باکتری‌های اصلاح شده برای تعدیل میکروبیوتا هستند و به آزمایش پروبیوتیک‌ها و پری بیوتیک‌ها ادامه می‌دهند اگرچه اثربخشی دو مورد اخیر کم و بحث برانگیز بوده اند. پروبیوتیک‌ها ایده جذابی هستند، اما در عمل بالینی ما تقریبا هیچ چیزی با آن به دست نمی‌آوریم. صحبت در مورد پروبیوتیک‌ها به عنوان راهی برای تغییر سلامت یک فرد پیچیده می‌باشد. شبیه آن است که بخواهید یک ناو هواپیمابر را با یک دسته مگس جابجا کنید.

رژیم غذایی مدیترانه‌ای

تحقیقات روی میکروبیوم ادامه دارد. با این وجود، در سطح درمانی کارشناسان از مصرف رژیم غذایی مدیترانه‌ای حمایت می‌کنند و معتقدند تاثیر مثبتی دارد. افرادی که از رژیم غذایی مدیترانه‌ای پیروی می‌کنند نزدیک‌ترین وضعیت به داشتن یک میکروبیوم سالم را از خود نشان می‌دهند. برای بازیابی عملکرد میکروبیوتا باید به رژیم غذایی اجدادمان بازگردیم و عدس، فلفل و بادمجان بخوریم.

کارشناسان اذعان می‌کنند که هنوز دنیایی از اطلاعات در مورد پیچیدگی‌های میکروبیوم وجود دارد که باید کشف شود. برای مثال، گارنر اشاره می‌کند که ما اطلاعاتی درباره نقش ویروس‌ها در این اکوسیستم پیچیده نداریم. او می‌گوید: «ویروم ناشناخته‌ترین حوزه مطالعه بوده است. سی و پنج هزار ویروس در روده کشف شده اند: ۹۸ درصد ویروس‌هایی هستند که روی باکتری‌ها و نه سلول‌های انسانی تاثیر می‌گذارند و از این میان ما نمی‌دانیم ۷۵ درصد آن ویروس‌ها چه می‌کنند».

کارشناسان حتی نمی‌دانند که دقیقا «تعریف میکروبیوم سالم» چیست. آنان هم چنین میزان نقش میکروبیوم را نمی‌دانند. بیان این که چه زمانی میکروبیوتا فاقد تأثیر می‌باشد دشوار است. آن چه که می‌توانیم با قاطعیت بگوییم این است که طی ۷۰ سال گذشته میکروبیوتا بسیار آتروفی شده (تحلیل رفته) است. گارنر می‌گوید این اتفاق به دلیل تغییر الگو‌های تغذیه‌ای و استفاده از آنتی بیوتیک‌ها رخ داده است.

کار‌های زیادی در این حوزه باید صورت گیرند مانند دستیابی به درکی بهتر از مکانیسم‌های ارتباط میکروبیوتا و سیستم ایمنی با یکدیگر. نکته کلیدی در این باره تشخیص انحرافات مهم در میکروبیوم روده و یافتن راه‌هایی برای اصلاح آن خواهد بود. برخی کارشناسان نیز معتقدند ما نباید سعی کنیم باکتری‌ها را تغییر دهیم بلکه باید عملکرد باکتری‌ها را تغییر دهیم، زیرا باکتری‌ها با ما خواهند ماند.

منبع:فرارو