الدور المهم لميكروبيوتا الأمعاء في التغذية والصحة

ما الميكروبيوتا والميكروبيوم؟ التعريف

الميكروبيوم يعبر عن كامل المعلومات الوراثية (الجينومات) للكائنات الدقيقة في بيئة محددة. الميكروبيوتا فهي مجتمع الكائنات الدقيقة. ويوجد في الجهاز الهضمي (المعدة والأمعاء) البشري نحو 100 تريليون كائن دقيق. ومعظمها بكتيريا وفيروسات وفطريات وأوالي.

الجينوم البشري يتكون من 23.000 جين. بينما، لإنتاج آلاف المستقلبات التي تؤدي بعض الوظائف الرئيسية للجسم وتؤثر في الصحة، يرمز الميكروبيوم إلى أكثر من 3 ملايين جين وهذا عدد الجينات التي يرمز إليها.

ماذا نرى عندما نفحص ميكروبيوتا الأمعاء؟

رغم أن دراسات التوائم تُظهر أن لميكروبيوتا الأمعاء مكونًا وراثيًا، فإن النظام الغذائي والأدوية والقياسات الجسمية محددات أوسع للميكروبيوتا. وميكروبات الأمعاء أحد مفاتيح صحة الإنسان، بما فيها السمات الاستقلابية والعصبية السلوكية.

تدعم أدلة متنوعة من دراسات حيوانية وبشرية دور ميكروبيوتا الأمعاء في صحة الإنسان.

الرسم أعلاه: يقدم نظرة عامة إلى الوفرة النسبية لتركيب ميكروبيوتا الإنسان في مراحل الحياة المختلفة. وقِيست البكتيريا باستخدام 16S RNA أو النُهج الميتاجينومية وهذه طرائق القياس المستخدمة.

ما وظائف ميكروبيوتا الأمعاء؟

ميكروبيوتا الأمعاء، الألياف الغذائية والمواد غير القابلة للهضم مثل مخاط الأمعاء، من أجل تخمرها توفر القدرة اللازمة. ويدعم هذا التخمر نمو بكتيريا متخصصة تنتج الغازات وذوات السلسلة القصيرة من الأحماض الدهنية (KZYA). وأهم KZYA المُنتجة هي الأسيتات والبروبيونات والبيوتيرات. فلنتناولها واحدةً واحدة.

البيوتيرات، مصدر الطاقة الأساسي لخلايا الأمعاء الغليظة البشرية. وهي تحفز في خلايا سرطان القولون الاستماتة (موت الخلايا المبرمج). وقد تفعّل استحداث الغلوكوز المعوي (استخلاص الغلوكوز من مصادر غير كربوهيدراتية مثل الدهون)، الذي له آثار مفيدة في استتباب (توازن) الغلوكوز والطاقة.

البيوتيرات ضرورية لكي تستهلك الخلايا الظهارية كميات كبيرة من الأكسجين عبر أكسدة β، وتُنشئ توازنًا للأكسجين في الأمعاء بمنع اختلال توازن الميكروبيوتا (اضطرابها).

البروبيونات، تُنقل إلى الكبد لتنظيم استحداث الغلوكوز، وعبر الأحماض الدهنية المعوية من حيث المستقبلات وبفضلها، لإعطاء إشارة الشبع وهذا سبب نقلها إلى الكبد.

الأسيتات، أكثر KZYA وفرة، وهي مستقلب ضروري لنمو البكتيريا الأخرى.

العشوائية المضبوطة من التجارب السريرية, ربطت ارتفاع إنتاج KZYA بانخفاض السمنة وتراجع مقاومة الإنسولين.

لوحظ في دراسة على الفئران أن البيوتيرات والبروبيونات (وليس الأسيتات) تنظمان هرمونات الأمعاء وتقللان الشهية وتناول الطعام.

تسهم الإنزيمات الميكروبية المعوية في استقلاب الأحماض الصفراوية. وتؤثر منتجات أخرى لميكروبيوتا الأمعاء مباشرةً في صحة الإنسان. ومن الأمثلة ثلاثي ميثيل أمين وحمض الإندول بروبيونيك.

يعتمد إنتاج الفوسفاتيديل كولين والكارنيتين من الغذاء (اللحوم والحليب) على الأمعاء؛ لذلك تختلف كميتهما في دم الإنسان أيضًا. وفي الكبد، يتأكسد ثلاثي ميثيل أمين إلى ما يُعد السبب الرئيسي لـ تصلب الشرايين والأمراض القلبية الوعائية وهو أكسيد ثلاثي ميثيل أمين N-oxide، الذي يتكون بأكسدته.

تُصوَّر أدناه الأمراض المرتبطة بميكروبيوتا الأمعاء:

كيف تكون العلاقة بين ميكروبيوتا الأمعاء والسمنة؟

ميكروبيوتا الأمعاء السمنة يبدو أنها تؤدي دورًا في تقدمها. وأظهرت دراسات كثيرة لدى أشخاص زائدي الوزن ومصابين بالسمنة اختلال توازن الميكروبيوتا (اضطراب ميكروبيوتا الأمعاء لصالح المرض) وانخفاض تنوعها.

في دراسة، أُعطيت فئران خالية من المرض بكتيريا برازية مأخوذة من أفراد مصابين بالسمنة وأفراد أصحاء. ولوحظ في النتيجة أن الفئران التي تلقت بكتيريا من المصابين بالسمنة اكتسبت الوزن أسرع.

وجدت دراسة أُجريت في إنجلترا أن Cristensenella أقل لدى المصابين بالسمنة، وأن إعطاء بكتيريا Cristensenella لفئران خالية من المرض منع زيادة الوزن.

كلما زاد تنوع الميكروبيوتا كانت أكثر صحة

ترتبط هذه البكتيريا وما يشابهها (Akkermansia) بمخازن أقل للدهون الحشوية (تراكم دهون أقل). وأُجريت معظم الدراسات على نماذج فئران؛ لكن زيادة الوزن طويلة الأمد لدى البشر ارتبطت بانخفاض تنوع الميكروبيوتا وقلة تناول الألياف.

اضطراب ميكروبيوتا الأمعاء، بسبب تغير الاستقلاب المناعي وتنظيم الطاقة وتوازن هرمونات الأمعاء، وكذلك المحرضة للالتهاب بسبب تغير هذه الآليات، يشجع السمنة الناجمة عن الغذاء.

لماذا يهم التنوع في الميكروبيوتا للصحة؟

غالبًا ما يُلاحظ انخفاض التنوع البكتيري المعوي لدى المصابين بمرض الأمعاء الالتهابي، والتهاب المفاصل الصدفي، والسكري من النوع 1، والإكزيما التأتبية، والداء البطني، والسمنة، والسكري من النوع 2، وتصلب الشرايين. ولوحظ تنوع أقل للميكروبيوتا لدى متناولي الكحول المصابين بمرض Chron.

تشير بعض الدراسات الحديثة إلى أن الأنظمة الغنية بالألياف تخفض تنوع الميكروبيوتا مؤقتًا. وتزداد البكتيريا الهاضمة للألياف خصوصًا بسبب التفاعل المتبادل، وقد تسبب انخفاض التنوع. وقد يحدث هذا نتيجة الإفراط في تناول الألياف.

ما تأثيرات الطعام والأدوية في صحة ميكروبيوتا الأمعاء؟

قد تؤثر الأغذية المحددة والأنماط الغذائية كلها في وفرة أنواع البكتيريا المختلفة في الأمعاء، وهذا يؤثر في الصحة.

رغم اعتبارها «آمنة عمومًا» لدى الجهات التنظيمية، أظهرت بعض الدراسات الحيوانية أن المحليات المستخدمة بدل السكر (السكرالوز، و الأسبارتام والسكارين) قد تكون لها تأثيرات سلبية في ميكروبيوتا الأمعاء.

في الأغذية المعالجة لوحظ أيضًا أن المستحلبات الموجودة فيها تؤثر في الفلورا المعوية. ووُجد أن مستحلبين شائعي الاستخدام؛ هما كربوكسي ميثيل سليلوز وبوليسوربات-80، يسببان تنوعًا أقل للميكروبيوتا لدى الفئران.

تُظهر دراسات حيوانية ومخبرية أن الخبز الخالي من الغلوتين يقلل اختلال توازن الميكروبيوتا لدى المصابين بحساسية الغلوتين أو الداء البطني. لكن دراسة رصدية كبيرة لدى أشخاص كثيرين يتجنبون الغلوتين رغم عدم وجود اعتلال معوي أظهرت زيادة خطر مرض القلب. أي إن اتباع نظام خالٍ من الغلوتين لا يفيد الأشخاص الذين لا يعانون حساسية / أرجية الغلوتين، بل قد يكون ضارًا بالعكس. وقد يكون السبب أن متجنبي الغلوتين قد يقللون تناول الحبوب الكاملة وهذا احتمال لتفسير ذلك.

أظهرت دراسة أن 21 شخصًا سليمًا لديهم ميكروبيوتا معوية مختلفة بعد 4 أسابيع من نظام غذائي خالٍ من الغلوتين. وأظهرت وجود عدد أقل من عدة أنواع بكتيرية مفيدة مهمة لدى معظمهم.

إضافةً إلى النظام الغذائي، فإن الأدوية أيضًا مُعدِّل مهم لتركيب ميكروبيوتا الأمعاء. وأظهرت دراسة على سكان هولندا وبلجيكا أن المُليّنات، والبروجستيرون، ومثبطات TNF-a، وروباتادين، لها تأثير مهم في الميكروبيوتا. ولوحظت معدلات أعلى للعدوى الهضمية لدى من يتناولون هذه الأدوية. ويمكن القول إن مثبطات مضخة البروتون لها التأثير نفسه أيضًا.

للمضادات الحيوية تأثير واضح في بكتيريا الأمعاء. وفي بلدان كثيرة، يُستخدم جزء كبير من المضادات الحيوية لنمو الدواجن وزيادة وزنها. وتُعطى روتينيًا بجرعات منخفضة. وأشارت دراسات رصدية بشرية كثيرة إلى التأثير المحفز للسمنة للمضادات الحيوية الموجودة حتى بجرعات صغيرة في الأغذية. لكن الدراسات التدخلية لدى البشر لم تُظهر نتائج استقلابية متسقة. أما ما يُرش على الأغذية من المبيدات والمواد الكيميائية الأخرى، فالدراسات عن تأثيرها في صحة الأمعاء لا تزال ناقصة حاليًا، حتى إن كانت مستوياتها مرتفعة.

العلاج المناعي، والعلاج الكيميائي، ومتلقي نخاع العظم بين مرضى السرطان المعالَجين، يتضح أن التغيرات الصغيرة في الميكروبيوتا لديهم قد تسبب تغيرات كبيرة في الاستجابة للعلاج.

- موضوع ذو صلة: قد تعيق الفلورا المعوية الاستجابة المناعية للورم

كما تعتمد تأثيرات الإستروجينات النباتية الوقائية في سرطان الثدي، في التجارب الحيوانية، على وجود ميكروبات الأمعاء التي تحول الإيزوفلافونات إلى مركبات نشطة بيولوجيًا (مثل Clostridium saccharogumia وEggerthella lenta وBlautia producta وLactonifactor longoviformis).

كيف تكون العلاقة بين الأغذية البريبيوتيكية والألياف الغذائية والميكروبيوتا؟

البريبيوتيك، مصادر غذائية تغذي بكتيريا الجهاز الهضمي وتشجع نموها؛ وبالتعبير الطبي، يُعرَّف مفهوم البريبيوتيك بأنه ركائز نمو لميكروبات الأمعاء التي تمتلك القدرة الإنزيمية اللازمة. والبصل والكراث والهليون أمثلة على البريبيوتيك. ولدى البشر، ثبت أن المقاوم للهضم من النشويات يزيد وفرة مجموعات بكتيرية معينة لدى بعض الأشخاص (Bifidobacterium adolescentis وRuminococcus bromii وEubacterium rectale).

يقلل انخفاض تناول الألياف إنتاج الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة، مما يؤدي إلى إنتاج مستقلبات قد تكون ضارة. لكن التغذية النباتية وحدها لا تؤثر إطلاقًا في تنوع الميكروبيوتا. وتشير أدلة رصدية مهمة إلى فائدة تناول الألياف لصحة الإنسان. ووُجد أن الألياف الغذائية تقلل مقاومة الإنسولين بدرجة مهمة لدى مرضى السكري من النوع 2، مع روابط واضحة بالتغيرات في الميكروبيوتا والمستقلبات المفيدة (مثل البيوتيرات).

كيف تكون العلاقة بين البروبيوتيك والميكروبيوتا؟

البروبيوتيك، كائنات دقيقة توجد طبيعيًا في الجهاز الهضمي وتساعد الهضم وتقلل الالتهاب. والبروبيوتيك كائنات دقيقة حية توفر فائدة صحية للمضيف عند إعطائها بكميات كافية. ويمكن إدراج البروبيوتيك (غالبًا أنواع Bifidobacterium و Lactobacillus ) في منتجات متنوعة، بما فيها الأغذية والمكملات الغذائية والأدوية.

- موضوع ذو صلة: قد تقلل مكملات البروبيوتيك فعالية العلاج المناعي

توجد مخاوف من أن معظم مكملات البروبيوتيك لا تستطيع الاستقرار في الأمعاء ولا التأثير في المجتمع المقيم فيها. وقد تؤثر البروبيوتيك في الصحة بمعزل عن ميكروبيوتا الأمعاء. وقد دُرس التأثير العلاجي لمكملات البروبيوتيك في أمراض متنوعة كثيرة.

لا يمكن تجاهل التأثيرات السلبية للأدوية والأغذية المعالجة في الميكروبيوم. ونظرًا إلى الفجوات الحالية في المعرفة، ثمة حاجة إلى مزيد من التجارب السريرية.