آثار حمض البيرفلوروكتانويك على ميكروبات الأمعاء والأيضات الميكروبية في الفئران C57BL/6JⅢ

3. النتائج

3.1. حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA).تغيير تكوين الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء

تم اكتشاف ما مجموعه 78 جنسًا بكتيريًا في دراستنا، كما كشف ذلك عن طريق تسلسل الرنا الريباسي 16S. وتظهر الأجناس الأكثر وفرة في الشكل 1A. أظهر تحليل LEfSe أنه تم إثراء خمسة أجناس بكتيرية في الفئران المعالجة بـ PFOA، وهي Alistipes و LachnospiraceaeUCG 004 و Clostridiales و Clostridium ASF356 و Incertae sedis (الشكل 1B). وفي الوقت نفسه، تم تخفيض ستة أجناس بكتيرية في المجموعة المعالجة بـ PFOA، وهي Tyzzerella، وEubacteriumcoprostanoligenes، وIntestinimonas، وClostridium septum، وRoseburia، وTuricibacter (الشكل 1B).

3.2. العلاقة بين ميكروبات الأمعاء والأيضات البرازية

لقد أجرينا تحليلًا تكامليًا للميكروبات المعوية والأيضات البرازية باستخدام MixOmics. كانت العلاقة الشاملة بين الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء والأيضات البرازية 0.74 (الشكل 2A). بالنسبة لكل من المستقلبات البرازية والأجناس البكتيرية، تم فصل المجموعة المعالجة بـ PFOA عن المجموعة الضابطة (الشكل 2B، الشكل التكميلي S1). يظهر الاتفاق بين المستقلبات البرازية والأجناس البكتيرية في الشكل 2C. أظهرت الأجناس الثلاثة البكتيرية ارتباطات مع ثمانية مستقلبات برازية (الشكل 2D).

3.3. التغييرات التي يسببها حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) في المستقلبات البرازية

بعد التعرض لـ PFOA، أظهر إجمالي 12 0 مستقلب قيمة p < 0.05، من بينها خمسة مستقلبات أظهرت معدل اكتشاف كاذب (FDR) <0.05 (الشكل 3A). يظهر التجميع الهرمي للأيضات الهامة في الشكل 3B. كشف تحليل مسار التخصيب أن استقلاب السيستين والميثيونين قد تغير عن طريق التعرض لـ PFOA (الشكل 3C). على وجه الخصوص، تم تقليل ثلاثة أحماض صفراوية برازية بشكل كبير عن طريق التعرض لـ PFOA، وهي حمض جلايكودوكسيكوليك، وحمض بيتا هيودوكسيكوليك، وحمض جاما موريكوليك (الشكل ثلاثي الأبعاد).

3.4. PFOA يسبب تغييرات في مستقلبات المصل

تم فصل المجموعة المعالجة بـ PFOA والمجموعة الضابطة بشكل جيد في مؤامرة PLS-DA (الشكل 4A). أظهر إجمالي 59 مستقلبًا في المصل قيمة p < 0.05، من بينها 10 مستقلبات أظهرت FDR <0.05 (الشكل 4B). كشف تحليل مسار التخصيب أن استقلاب النيكوتين والنيكوتيناميد واستقلاب الهيستيدين قد تم تغييرهما عن طريق التعرض لـ PFOA (الشكل 4C). انخفض اثنان من الأحماض الصفراوية، حمض التوروكوليك، وحمض الديوكسيكوليك، بشكل كبير في المجموعة المعالجة بـ PFOA، وذلك تمشيا مع الانخفاض في TMAO والزيادة في الكولين الناجم عن التعرض لـ PFOA (الشكل 4D).

انقر للحصول على علاجات الإمساك

3.5. PFOA يسبب تغييرات في مستقلبات الكبد

أظهر تحليل PLS-DA لنواتج أيض الكبد أنه تم فصل المجموعة المعالجة بـ PFOA عن المجموعة الضابطة (الشكل 5A). أظهر إجمالي 94 مستقلبًا في الكبد قيمًا p < 0.05 بعد التعرض لـ PFOA (الشكل 5B). وأظهر تحليل مسار التخصيب أن التخليق الحيوي للأرجينين قد تغير بشكل كبير (الشكل 5C). تم العثور على ثلاثة مستقلبات مهمة في الكبد والمصل والبراز، وهي 1-(1Z-hexadecyl)-sn-glycero-3-فوسفوكولين،ديكانويل-L-كارنيتين، و1- هيكساديسيل-sn-جليسيرو-3-فوسفوكولين (الشكل 5D). تم تقليل اثنين من الأحماض الثنائية، حمض تورورسوديوكسيكوليك وحمض توروتشينوديوكسيكوليك، عن طريق التعرض لـ PFOA، إلى جانب انخفاض في اثنين من مستقلبات التربتوفان، 3- حمض الإندولي أكريليك و3- حمض الإندوليسيتيك، وزيادة في التوراين (الشكل 5E).

4. مناقشة

الرابطة بين الكربون والفلور تجعل حمض PFOA مقاومًا للتحلل الضوئي والتحلل المائي، مما يؤدي إلى بقاء PFOA في البيئة. تم العثور على علاقة إيجابية بين تركيزات PFAS في البلازما والمدخول الغذائي لأسماك المياه العذبة والأسماك البحرية وسرطان البحر والروبيان في 933 امرأة في سن الإنجاب في شنغهاي، الصين [32]. يعد التعرض لحمض PFOA في وقت مبكر من العمر عاملاً رئيسياً في تركيزات المصل لدى الأطفال [33]. في دراسة فحصت العلاقة بين PFAS والالتهاب المزمن وعلامات الإجهاد التأكسدي ضمن المسح الوطني لفحص الصحة والتغذية (NHANES) من عام 2005 إلى عام 2012 (ن=6652)، ارتبطت النسبة المئوية للتغير في PFOA بشكل ملحوظ مع الزيادات المئوية في الخلايا الليمفاوية. التهم والحديد في الدم والبيليروبين الكلي في المصل [34]. يزداد خطر الإصابة بسرطان الكلى والخصية لكل ارتفاع 10 نانوغرام / مل في تركيز PFOA في المصل [35].

بالإضافة إلى ذلك، ارتبط تركيز PFOA في المصل بشكل إيجابي مع علامة تلف الخلايا الكبدية ألانين أمينوترانسفيراز (ALT) في 47092 شخصًا بالغًا في مشروع الصحة C8 [36]. ارتبط حمض PFOA أيضًا بشكل إيجابي مع الغلوبولين المناعي G، والأجسام المضادة للببتيد السيترولينات الحلقية، وعوامل الروماتويد [37]. وباعتبارها مشكلة بيئية خطيرة وواسعة النطاق، تم الإبلاغ عن تغيرات أيضية ناجمة عن PFOA في الخلايا الليمفاوية في الدم المحيطي البشري [38] و الأطفال الذين يعانون من مرض الكبد الدهني غير الكحولي المشخص من قبل الطبيب (NAFLD) [39].

ومع ذلك، لم يتم إجراء تحليل تكاملي لاضطراب الأيض والميكروبات المعوية بسبب التعرض لحمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA). في هذه الدراسة، لم نكشف فقط عن التغيرات في المستقلبات في المصل ولكن أيضًا عن التغيرات الأيضية في البراز والكبد. بالإضافة إلى ذلك، أجرينا تحليلًا تكامليًا للأيضات البرازية والميكروبات المعوية وكشفنا عن الارتباط بينهما تحت تأثير التعرض لحمض PFOA. تعرضت ملامح كل من المستقلبات البرازية والميكروبات المعوية للانزعاج بسبب التعرض لحمض PFOA.

تم تقليل الوفرة النسبية لـ Roseburia وTyzzerella وEubacterium coprostanoligenes وIntestinimonas عن طريق التعرض لحمض PFOA. تعتبر Roseburia بكتيريا متعاشرة ذات خصائص مضادة للالتهابات، والتي يمكن أن تستعيد الكائنات الحية الدقيقة المفيدة في الأمعاء [40].

يمكن لـ Roseburia المعوية الحفاظ على توازن الطاقة ومنع التهاب الأمعاء [41]. تم العثور على مستويات أقل من Tyzzerella في المرضى الذين يعانون من احتشاء عضلة القلب الحاد والمرضى الداخليين المصابين بسرطان المريء [42،43]. تم الإبلاغ عن ارتباط الموزاريلا بالمدخول الغذائي للأحماض الدهنية [44]. تم تثبيط نمو Tyzzerella عن طريق المكملات التوافقية للكعكة واتباع نظام غذائي عالي السكر [45]. E. كان الكوبروستانوليجين مرتبطًا بمستوى ثنائي الجلسرين [46]. ارتبط الانخفاض في E. coprostanoligenes بشكل عكسي مع مستويات ترانسفيراز الأسبارتات (AST) وALT في الفئران التي تتغذى على نظام غذائي عالي الدهون [47].

الأمعاء النيابة. تم اكتشافه في تخفيفات البراز المخصبة بالليسين، وتعرف البكتيريا الشبيهة بالأنسيتيموناس باسم منتجي الزبدات، والتي تستخدم اللايسين والنيفروكتوسيليسين في الرضع والبالغين الذين يتغذون على التركيبة [48]. قد يؤثر انخفاض هذه الكائنات الحية الدقيقة على الاستجابة المناعية والنشاط الأيضي للمضيف. تم إثراء الوفرة النسبية لـ Alistipes وClostridium ASF 356 وClostridiales وLachnospiraceaeUCG 004 بشكل كبير من خلال التعرض لحمض PFOA. Alistipes هي بكتيريا ممرضة مشروطة، وقد تم زيادتها عن طريق الوجبات الغذائية عالية الدهون والوجبات الغذائية عالية السكروز [49].

تم اعتبار أليستيبس علامة ميكروبات الأمعاء التي تم مشاركتها بين المرضى الذين يعانون من السمنة المفرطة والذين يعانون من اضطرابات استقلابية مختلفة [50]. تم العثور على وفرة أعلى من أليستيبس في المرضى الذين يعانون من أمراض مختلفة مرتبطة بالدماغ، بما في ذلك مرض الزهايمر، واضطراب نقص الانتباه وفرط النشاط، والفصام، واضطراب طيف التوحد، واضطراب الاكتئاب الشديد، ومرض باركنسون، والاضطراب ثنائي القطب [51]. بالإضافة إلى ذلك، تم عزل أليستيبس من المرضى الذين يعانون من خراجات في البطن والمستقيم وكان مرتبطًا بالاكتئاب وسرطان القولون والمستقيم [52]. وباعتباره كائنًا دقيقًا يتحمل الصفراء، يمكن زيادة وفرة أليستيبس عن طريق اتباع نظام غذائي يعتمد على الحيوان [53].

تم أيضًا تحفيز إثراء أليستيبس عن طريق المكملات الغذائية للكاستالاجين، وهو مركب نشط في البوليفينول الغني بالتوت كامو كامو [54]. أشارت دراسة في المختبر إلى أن كلوستريديوم ASF 356 يستهلك الأيزوليوسين، والفالين، والألانين، والثريونين، واللاكتات، ومستقلبات أخرى، كما أنه يشارك في التغذية المتبادلة. بعض الأنواع الموجودة في المطثية مسببة للأمراض، مثل المطثية العسيرة.تعطل استقلاب حمض الصفراء بسبب التعرض لحمض PFOA في هذه الدراسة. يتم تصنيع الأحماض الصفراوية في الكبد من الكوليسترول ويتم تخزينها في المرارة، ويتم إطلاقها في الأمعاء استجابةً للوجبة ثم تمر عبر الدورة الدموية المعوية الكبدية.

قبل الإفراز، عادة ما تكون الأحماض الصفراوية الأولية مترافقة مع التورين والجليسين. يمكن تحويل الأحماض الصفراوية الأولية، وحمض الكوليك، وحمض الكينوديوكسيكوليك إلى أحماض صفراوية ثانوية من خلال فك اقتران الحمض الصفراوي و7-ألفا هيدروكسيل. تقوم الميكروبات المعوية بتنظيم استقلاب حمض الصفراء من خلال تقليل مستويات حمض الموريشوليك - - التورو، وهو خصم مستقبلات فارنيسويد X النووية (FXR) [55]. يخضع تخليق الأحماض الصفراوية للتحكم في ردود الفعل السلبية في الكبد واللفائفي من خلال تنشيط FXR [55]. تم العثور على علاقة بين الأحماض الصفراوية في المصل وكل من PFOA في المصل ونقاط نهاية نمو الجنين في مجموعة مكونة من 313 امرأة أمريكية من أصل أفريقي حامل [56].

وقد لوحظت زيادة في الأحماض الصفراوية الدورة الدموية بسبب خليط من خمسة PFAS، والتي تتكون من PFOA، وPFOS، وPFNA، وPFHxS، وGenX، في الفئران C57BL/6J [57]. يمكن تحسين التهاب الأمعاء المتسرب المرتبط بالعمر عن طريق مكملات كوكتيل البروبيوتيك عن طريق زيادة نشاط هيدرولاز الملح الصفراوي، مما يؤدي إلى زيادة التوراين الذي يحفز الوصلات الضيقة [58]. يمكن أن يؤدي نقص الأحماض الصفراوية الثانوية الناجم عن ديسبيوسيس إلى تعزيز الالتهاب المعوي، والذي يمكن أن يكون يتم تخفيفه من خلال مكملات الأحماض الصفراوية الثانوية في نماذج الفأر [59].

تم الإبلاغ عن ضعف التعبير الجيني المرتبط باستقلاب حمض الصفراء بواسطة PFOA في خلايا سرطان الكبد HepaRG البشرية. على وجه الخصوص، انخفض CYP7A1، الإنزيم الرئيسي الذي يحفز خطوة الحد من معدل تخليق حمض الصفراء، [60].

بالإضافة إلى الإنزيمات المشاركة في التخليق الحيوي للحمض الصفراوي، تم أيضًا تقليل مستويات التعبير عن الجينات المرتبطة بنقل الحمض الصفراوي، Bsep، وMrp2، بواسطة PFOA في نموذج ثلاثي الأبعاد لكبد الكبد الفأري الأساسي [61]. علاوة على ذلك، تم الإبلاغ عن تفاعل حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) مع ناقل حمض الصفراء البشري Na+/taurocholate الذي ينقل البولي ببتيد [62]. قام PFOA بتخفيض الحمض النووي الريبوزي (RNA) والتعبير البروتيني للأنيون العضوي الذي ينقل عديد الببتيدات 1a1 و1a4 و1b2 في نموذج فأر من خلال تنشيط مستقبلات البيروكسيسوم المنشط بالتكاثر (PPAR) ألفا؛ هذه هي الناقلات الرئيسية المسؤولة عن امتصاص الأحماض الصفراوية في الكبد [63].

كانت التعديلات في استقلاب التربتوفان هي أكثر التوقيعات الأيضية المرتبطة بـ PFAS في الدراسات البشرية [64]. يمكن لميكروبات الأمعاء تحويل التربتوفان إلى الإندول ومشتقاته، مثل 3-حمض الأكريليك الإندولي و3-حمض الإندوليسيتيك، والذي تم تقليل مستواه عن طريق التعرض لحمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) في هذه الدراسة. على وجه الخصوص، تم الإبلاغ عن 3- حمض الإندول أسيتيك لتعزيز وظيفة الحاجز الظهاري المعوي وقمع الاستجابات الالتهابية [65]. يتم تقليل القدرة الوراثية للكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء التي تستخدم الميوسين واستقلاب التربتوفان في المرضى الذين يعانون من مرض التهاب الأمعاء [65].

باعتباره مستقبلًا للخلايا الخلوية، يعد AhR عاملاً مهمًا في توازن الأنسجة والمناعة، مما يسمح بتكيف الخلايا المناعية مع الظروف البيئية [66]. علاوة على ذلك، تم الإبلاغ عن 3- حمض الإندول أسيتيك كأحد المنشطات السائدة لـ AhR في محتوى الأعور في عينات الفأر والبراز من المشاركين البشريين [67]. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يعزز حمض الإندول أسيتيك سلامة الحاجز المعوي ويقمع الاستجابات الالتهابية من خلال تنشيط عامل نسخ AhR، مما يعزز نسخ IL-22 المعتمد على AhR [68]؛ 3- حمض الإندوليسيتيك هو أيضًا منشط لمستقبل بريجنان X (PXR)، الذي يحفز توليد خلايا IL-35+ B مع عديد السكاريد الدهني من خلال مستقبل PXRand Toll-like 4 [69]. علاوة على ذلك، 3-حمض الإندوليسيتيك له تأثيرات مفيدة مثل تخفيف التهاب الفقار المقسط [70]؛ 3-تم تقليل حمض الإندوليسيتيك بشكل ملحوظ في الفئران التي تغذت على نظام غذائي غني بالدهون [71].

يمكن لمكملات حمض الإندوليسيتيك 3- أن تخفف من مرض الكبد الدهني غير الكحولي من خلال تخفيف الاستجابة الالتهابية والإجهاد التأكسدي وتكوين الدهون الكبدية [72]. علاوة على ذلك، أثر حمض الإندول أسيتيك على فعالية العلاج الكيميائي لدى المرضى المصابين بسرطان البنكرياس في مجموعتين مستقلتين من سرطان البنكرياس الغدي [73]. في نموذج الفأر لسرطان البنكرياس الغدي القنوي، يمكن أن يؤدي زرع الكائنات الحية الدقيقة البرازية ومكملات حمض الإندوليسيتيك 3- أيضًا إلى تعزيز فعالية العلاج الكيميائي في الفئران الجينية الحيوية المتوافقة مع البشر [73]. جنبا إلى جنب معمن خلال تقليل 3-حمض الأكريليك الإندول وحمض الإندول أسيتيك 3-بواسطة حمض PFOA، قد يتم التنازل عن هذه التأثيرات المفيدة.

وكان لهذه الدراسة العديد من القيود. أولاً، شملت هذه الدراسة الفئران الذكور فقط، ولم تشمل الفئران الإناث. إن تصميم دراسة متوازن بين الجنسين يشمل كلا من الفئران الذكور والإناث يمكن أن يحسن هذا المجال من الدراسة. ثانيًا، لم يتم اكتشاف مستوى PFOA في مياه الشرب التي تلقتها فئران التحكم. وبالنظر إلى التوزيع الواسع النطاق لحمض PFOA، كان هناك احتمال أن تحتوي مياه الشرب التي تلقتها الفئران المسيطرة على مستويات منخفضة من PFOA. تم الإبلاغ عن أن مستوى PFOA في مياه الشرب يتراوح بين 20 و70 نانوغرام / لتر في جورجيا، الولايات المتحدة [74]. لاختبار التأثير السام لـ PFOA على المستقلبات المرتبطة بالميكروبات المعوية، تم ضبط مستوى التعرض في هذه الدراسة على 1 جزء في المليون، وهو أعلى من المستوى المناسب بيئيًا. يجب تخفيض الجرعة في الدراسات المستقبلية لاستكشاف الآثار الصحية لـ PFOA على المستويات ذات الصلة بالبيئة.

5. الاستنتاجات

لقد أصبح حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) مصدر قلق خطير للصحة العامة في الآونة الأخيرة. في الدراسة الحالية، أزعج حمض PFO كلاً من تكوين الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء والملامح الأيضية للبراز والمصل والكبد في الفئران. تم العثور على علاقة بين الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء ومستقلبات البراز المختلفة. أدى التعرض لـ PFOA إلى حدوث تغييرات كبيرة في المستقلبات المرتبطة بالميكروبات المعوية، بما في ذلك الأحماض الصفراوية ومستقلبات التربتوفان، مثل 3- حمض الإندولي أكريليك و3- حمض الإندوليسيتيك. يمكن أن تؤدي النتائج التي توصلنا إليها إلى تحسين فهم الآثار الصحية لحمض PFOA من خلال ميكروبات الأمعاء.

الطب العشبي الطبيعي لتخفيف الإمساك-Cistanche

السيستانش (الاسم العلمي: Cistanche) هو جنس من النباتات الطفيلية التي تنتمي إلى فصيلة Orobanchaceae. تشتهر هذه النباتات بخصائصها الطبية وقد تم استخدامها في الطب الصيني التقليدي لعدة قرون. توجد أنواع Cistanche في الغالب في المناطق القاحلة والصحراوية في الصين ومنغوليا وأجزاء أخرى من آسيا الوسطى. تتميز نباتات Cistanche بسيقانها اللحمية الصفراء وتحظى بتقدير كبير لفوائدها الصحية المحتملة. في الطب الصيني التقليدي، يعتقد أن Cistanche له خصائص منشطة ويستخدم عادة لتغذية الكلى وتعزيز الحيوية ودعم الوظيفة الجنسية. كما أنها تستخدم لمعالجة القضايا المتعلقة بالشيخوخة، والتعب، والرفاهية العامة. في حين أن Cistanche له تاريخ طويل من الاستخدام في الطب التقليدي، فإن البحث العلمي حول فعاليته وسلامته مستمر ومحدود. ومع ذلك، فمن المعروف أنه يحتوي على مركبات نشطة بيولوجيًا مختلفة مثل جليكوسيدات فينيلثانويد، والقزحية، والقشور، والسكريات، والتي قد تساهم في آثاره الطبية.

ويسيستانشمسحوق سيستانش، أقراص سيستانش، كبسولات سيستانش، ويتم تطوير المنتجات الأخرى باستخدامصحراءcistancheكمواد أولية، ولكل منها تأثير جيد في تخفيف الإمساك. الآلية المحددة هي كما يلي: يُعتقد أن سيستانش له فوائد محتملة لتخفيف الإمساك بناءً على استخدامه التقليدي ومركبات معينة يحتوي عليها. في حين أن البحث العلمي على وجه التحديد حول تأثير Cistanche على الإمساك محدود، يُعتقد أن لديه آليات متعددة قد تساهم في قدرته على تخفيف الإمساك. تأثير ملين:سيستانشمنذ فترة طويلة يستخدم في الطب الصيني التقليدي كعلاج للإمساك. ويعتقد أن له تأثير ملين خفيف، والذي يمكن أن يساعد في تعزيز حركات الأمعاء والتسبب في الإمساك. يمكن أن يعزى هذا التأثير إلى مركبات مختلفة في Cistanche، مثل جليكوسيدات فينيلثانويد والسكريات. ترطيب الأمعاء: بناءً على الاستخدام التقليدي، يعتبر سيستانش ذو خصائص مرطبة، ويستهدف الأمعاء على وجه التحديد. قد يساعد تعزيز ترطيب وتليين الأمعاء على تليين الأدوات وتسهيل مرورها، وبالتالي تخفيف الإمساك. تأثير مضاد للالتهابات: قد يرتبط الإمساك أحيانًا بالتهاب في الجهاز الهضمي. يحتوي Cistanche على مركبات معينة، بما في ذلك جليكوسيدات الفينيليثانويد والقشور، والتي يعتقد أن لها خصائص مضادة للالتهابات. من خلال تقليل الالتهاب في الأمعاء، قد يساعد في تحسين انتظام حركة الأمعاء وتخفيف الإمساك.