بانک جزوات و مقالات تخصصی و کاربردی ترجمه ® ویژه دروس پزشکی ®

​​​​​​​​

میکروب‌های مقیم روده می‌توانند به جلوگیری از عفونت کمک کنند اما مکانیسم‌های درگیر به طور کامل درک نمی‌شوند. اکنون مشخص شده‌است که تغییرات در جامعه میکروبی پس از عفونت، سطح مولکول را که با باکتری‌های مضر مبارزه می‌کند، افزایش می‌دهد. ​

تعاملات پیچیده بین یک میزبان پستاندار و میکروبیوتای روده‌ای آن (‏جامعه میکرو ارگانیسم‌هایی که در روده کوچک و بزرگ قرار دارند)‏بر سلامت میزبان و حساسیت به بیماری تاثیر می‌گذارند. چالش اصلی در کاوش در روابط مکانیکی ایجاد چنین تعاملاتی تنوع بالای گونه‌ها در میکروبیوتا است، که منجر به یک پروفایل میکروبی می‌شود که برای هر فرد منحصر به فرد است، همانطور که اثر انگشت است. درک رو به رشدی وجود دارد که میکروبیوتای روده در ایجاد مقاومت در برابر کلونیزاسیون روده توسط میکرو ارگانیسم‌های عامل بیماری (‏پاتوژن ها)‏دخیل است. با این حال، بسیاری از مطالعات این پدیده تا حد زیادی توصیفی بوده و تمایل دارند که تنها ترکیبات میکروبیوتای خاص را با حالت سلامت یا بیماری مرتبط سازند. Stacy et al یک مکانیسم دقیق را ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد چگونه تغییر در مقاومت میکروبیوتا به تهاجم توسط پاتوژن ها منجر می‌شود. به طور کلی پذیرفته شده‌است که میکروبیوتای روده‌ای می‌تواند مانع از تشکیل کلنی توسط پاتوژن‌های روده‌ای شود و شواهد متعددی این ایده را تایید می‌کنند که میکروبیوتای روده‌ای می‌تواند در محدود کردن رشد پاتوژن نقش داشته باشد. برای مثال، استفاده طولانی‌مدت و / یا زیاد از آنتی‌بیوتیک در افراد، گسترش انتشار Clostridium difficile را افزایش می‌دهد، باکتریی که باعث اسهال شدید و التهاب روده بزرگ می‌شود، که منجر به خطر بالای بیماری و مرگ می‌شود. پیچیدگی کم تنوع گونه‌های موجود در میکروبیوتای موجود، یک ویژگی که معمولا برای ساکنان کشورهای صنعتی مشاهده می‌شود، با افزایش حساسیت به بیماری‌های عفونی همراه است. علاوه بر این، موش‌هایی که یا با آنتی‌بیوتیک‌ها درمان شده‌اند و یا در شرایط عاری از میکروب بزرگ شده‌اند و در نتیجه فاقد میکروبیوتای هستند، نسبت به موش‌هایی که میکروبیوتای طبیعی دارند، بیشتر مستعد پاتوژن های روده‌ای هستند. ​

در مقابل، برخی از میکروبیوتاها ممکن است منجر به ترویج رشد پاتوژن یا عفونت در سطح بالاتری از ویرولانس شوند. برای مثال، میکروبیوتای موش مختلف، حساسیت به پاتوژن سیتروباکتر رودنتوم را تعیین می‌کند، که باعث نوعی رشد غیر عادی در کولون به نام هایپرپلازی می‌شود. پیوند میکروبیوتای موش حساس به موش‌های غیر حساس، حساسیت به عفونت رودنتوم C را القا می‌کند، در حالی که پیوند میکروبیوتای حیوانات غیر حساس به حیوانات حساس، مقاومت به عفونت را ایجاد می‌کند. شواهد اپیدمولوژی نشان می‌دهد که حساسیت به عفونت توسط پاتوژن های غذایی، Campylobacter jejuni در مردم سوئد به ترکیب گونه‌های میکروبیوتای آن‌ها بستگی دارد. و گزارش‌ها نشان می‌دهند که چگونه برخی از پاتوژن های روده مانند سالمونلا انتریکا و سیتروباکتر رودنتیوم از نشانه‌های میکروبیوتای میزبان برای تعدیل دقیق متابولیسم آن‌ها و از طریق فرآیند تنفس، تولید انرژی آن‌ها استفاده می‌کنند. با حس کردن و پاسخ به این نشانه‌ها، عوامل بیماری زا همچنین می‌توانند بیان اجزای مجموعه ویرولانس خود را افزایش یا کاهش دهند، که برای تشکیل کلنی در میزبان مورد استفاده قرار می‌گیرند. ​

تحقیقات گسترده در حال بررسی نقش میکروبیوتای موجود در عفونت است. چنین کاری فراتر از مستند سازی همبستگی بین عفونت و حضور یا عدم حضور گونه‌ها، یا تفاوت‌های موجود در ترکیب گونه‌ها است. آن شروع به حل مکانیسم‌هایی می‌کند که به وسیله آن‌ها ترکیبات خاصی از میکروبیوتا مقاومت در برابر عفونت را ارائه می‌دهند یا به پاتوژن های مهاجم کمک می‌کنند. ​

استیسی و همکاران گزارش می‌کنند که بعد از عفونت با پاتوژن روده‌ای کلبسیلا پنومونیه، موش‌ها توانایی بیشتری برای مقاومت در برابر عفونت متعاقب این باکتری دارند (‏شکل ۱)‏. برای درک مسیر مسئول، نویسندگان DNA میکروبی را تجزیه و تحلیل کردند، متاژنوم ها (‏همه ژن‌های میکروبی کشف‌شده در جامعه)‏را از میکروبیوتای پس از عفونت و میکروبیوتای ساده (‏آن‌هایی که قبلا در معرض باکتری قرار نگرفته بودند)‏ارزیابی کردند، تا تعیین کنند که چگونه میکروب‌ها ممکن است به مقاومت کلونیزاسیون کمک کنند. این تیم کشف کرد که ژن‌های کد کننده پروتئین‌های مورد نیاز برای متابولیسم مولکول‌های حاوی گوگرد، از جمله تائورین، در میکروبیوتای پس از عفونت بسیار غنی‌تر از میکروبیوتای ساده بودند. ​

شکل ۱: چگونه عفونت روده منجر به تغییراتی می‌شود که دفاع را افزایش می‌دهند. استیسی و همکاران گزارش می‌کنند که چگونه عفونت با باکتری‌های مضر مثل کلبسیلا پنومونیه در موش‌ها بر باکتری‌های روده ساکن تاثیر می‌گذارد. با توجه به آنزیم سیتوکروم اکسیداز، کلبسیلا پنومونیه می‌تواند در روده پستانداران رشد کند و عفونت ایجاد کند. این آنزیم باکتری را قادر می‌سازد تا با تنفس هوازی و با استفاده از اکسیژن در روده میزبان انرژی تولید کند. ب، پس از عفونت با کلبسیلا پنومونیه، سطح تائورین مولکولی در روده افزایش می‌یابد. تائورین از متابولیسم اسیده‌ای صفراوی که از کبد به درون روده ترشح می‌شوند، تولید می‌شود. استیسی و همکاران شواهد ژنتیکی نشان می‌دهند که پس از عفونت، باکتری‌های مقیم که می‌توانند از تائورین استفاده کنند در روده شایع‌تر می‌شوند. وقتی باکتری‌ها ادرار را متابولیزه می‌کنند، گاز سولفید هیدروژن تولید می‌کنند. C، سولفید هیدروژن از تنفس هوازی جلوگیری می‌کند و در نتیجه می‌تواند مانع رشد باکتری‌های مضر شود. ​

اسیده‌ای صفراوی در کبد ساخته می‌شوند و در کیسه صفرا ذخیره می‌شوند و منبع اصلی ادرار در روده هستند. آن‌ها در روده ترشح می‌شوند تا به هضم غذاها و روغن‌های چرب کمک کنند. اعضای ویژه میکروبیوتا اسیده‌ای صفراوی را تجزیه می‌کنند و ادرار را آزاد می‌کنند که می‌تواند به عنوان یک منبع انرژی برای دیگر باکتری‌های روده عمل کند. استفاده از تائورین در مسیرهای متابولیک باکتریایی ترکیب سولفید هیدروژن را به عنوان محصول جانبی تولید می‌کند. در غلظت‌های بالا، سولفید هیدروژن می‌تواند فعالیت آنزیم‌های سیتوکروم اکسیداز را مهار کند، که واکنش‌های رخ داده در طول تنفس وابسته به اکسیژن (‏هوازی)‏را کاتالیز می‌کند. ​

پاتوژن های روده‌ای اغلب از اکسیژن تولید شده توسط میزبان برای به دست آوردن انرژی از طریق تنفس هوازی استفاده می‌کنند و در نتیجه در تلاش‌های خود برای کلونیزه شدن در میزبان، جای پای خود را به دست می‌آورند. استیسی و همکاران، همبستگی بین تولید مولکول‌های سولفید به واسطه تائورین، از جمله سولفید هیدروژن، توسط میکروبیوتای پس از عفونت و مهار تنفس پاتوژن را گزارش می‌کنند که در نهایت عفونت توسط پاتوژن را مهار می‌کند. نویسندگان این اثر را برای دو پاتوژن، کلبسیلا پنومونیه و رودنتوم نشان دادند، که نشان می‌دهد میکروبیوتای پس از عفونت حفاظت گسترده‌ای در برابر مهاجمان فراهم می‌کند. قابل‌ذکر است که استیسی و همکاران گزارش می‌کنند که مکمل گیری تائورین در آب آشامیدنی حیوانات منجر به اثرات مشابهی می‌شود. تائورین جز رایج نوشیدنی‌های انرژی‌زا است و این کشف نقش آن در روده بسیار جالب است. درک عمیق‌تر چنین مکانیسم‌هایی می‌تواند درها را برای دستکاری دقیق میکروبیوتا برای مبارزه با بیماری‌های عفونی خاص باز کند. ​

این نتایج پیشنهاد می‌کنند که مکمل‌های غذایی متابولیت های خاص، مانند تائورین، ممکن است راهی برای برنامه‌ریزی مجدد "فراترکیب" میکروبیوتا برای افزایش مقاومت در برابر پاتوژن ها ارائه دهد. این امر و مطالعات دیگری که مکانیسم‌هایی را تعریف می‌کنند که به وسیله آن‌ها میکروبیوتا بر متابولیسم، تنفس و ویرولانس پاتوژن های روده‌ای تاثیر می‌گذارد، نشان‌دهنده یک گام کلیدی رو به جلو در زمینه تعاملات پاتوژن های میکروبیوتا میزبان است. ​

​​