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

خلاصة:

يمثل حمض البيرفلوروكتانويك (PFOA) مصدر قلق متزايد على الصحة العامة بسبب ثباته في البيئة وآثاره السامة. من المعروف أن الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء تنتج مستقلبات مختلفة تساعد المضيف في الحفاظ على التوازن الأيضي.

انقر لإغاثة البالغين من الإمساك الفوري

ومع ذلك، فقد استكشفت دراسات قليلة آثار حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) على المستقلبات المرتبطة بالميكروبات المعوية. في الدراسة الحالية، تم تعريض فئران ذكور C57BL/6J لجزء واحد في المليون من حمض PFOA في مياه الشرب لمدة أربعة أسابيع، وتم إجراء تحليل تكاملي لميكروبيوم الأمعاء والاستقلاب للكشف عن الآثار الصحية لـ PFOA. وأظهرت نتائجنا أن PFOA أزعج كلاً من ميكروبات الأمعاء. التركيب والملامح الأيضية للبراز والمصل والكبد في الفئران. تم العثور على علاقة بين LachnospiraceaeUCG004، Turicibacter، Ruminococcaceae، ومستقلبات برازية مختلفة.

تم إحداث تغييرات كبيرة في المستقلبات المرتبطة بالميكروبات المعوية عن طريق التعرض لـ PFOA، بما في ذلك الأحماض الصفراوية ومستقلبات التربتوفان مثل 3- حمض الإندولي أكريليك و3- حمض الإندوليسيتيك. نتائج هذه الدراسة مفيدة في تحسين فهم الآثار الصحية لحمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA)، والتي يمكن أن تتوسط من خلال ميكروبات الأمعاء والأيضات المرتبطة بها.

1 المقدمة

حمض البيرفلوروكتانويك (PFOA) عبارة عن مادة مصنعة لكل وبولي فلورو ألكيل (PFAS) يتم تطبيقها على نطاق واسع في رغاوي مكافحة الحرائق، والمواد الخافضة للتوتر السطحي، والمواد الواقية للأسطح، وغيرها من المنتجات التجارية. في الولايات المتحدة، تم العثور على وجود حمض بيرفلورو الأوكتانويك في أكثر من 100 شبكة مياه عامة [1]. تم إدراج حمض PFOA باعتباره أحد الملوثات العضوية الثابتة في اتفاقية ستوكهولم، وتم التخلص التدريجي من إنتاجه في العديد من البلدان. ومع ذلك، فإن حمض PFOA ثابت للغاية في البيئة ولا يزال يهدد البيئة وصحة الإنسان. يتعرض البشر لحمض PFOA بشكل رئيسي من خلال استهلاك مياه الشرب والأغذية الملوثة، يليه الامتصاص عن طريق الجلد والاستنشاق [2].

تم اكتشاف حمض PFOA في البلازما البشرية في مجموعة دانمركية من الأم والطفل مكونة من 738 امرأة حامل وأطفالهن [3]، وفي المشاركينتم تسجيله في تجربة برنامج الوقاية من مرض السكري في الولايات المتحدة [4]. يعتبر حمض PFOA موجودًا في مصل جميع الأشخاص تقريبًا في البلدان الصناعية [5]. تم اقتراح أن يكون عمر النصف لـ PFOA في البشر هو 0.5-1.5 سنة بناءً على الأبحاث الرصدية البشرية والدراسات السريرية [6]. في أكتوبر 2021، أصدرت وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) خارطة الطريق الإستراتيجية لـ PFAS لحماية صحة الإنسان والبيئة من مخاطر PFAS.

يبلغ الحد الأقصى لاستشارات صحة مياه الشرب مدى الحياة لوكالة حماية البيئة الأمريكية بالنسبة لـ PFOA 0.004 جزء في التريليون (ppt). تم ربط تأثيرات صحية مختلفة بالتعرض لحمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA). على سبيل المثال، حفز حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) حيوية الخلية، وتثبيط إنتاج الجذور الحرة، وعطل حالة الأكسدة والاختزال في الخلايا الحبيبية في الخنازير، مع احتمال ضعف الوظيفة الإنجابية، الأمر الذي يتطلب توازنًا مؤكسدًا مناسبًا [7]. يمكن أن يحفز حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) على اختلال التوازن الميكروبي المعوي في الفئران [8 -10]. تتكون الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء من الكائنات الحية الدقيقة التي تعيش في الجهاز الهضمي، والتي تعد جزءًا لا يتجزأ من المضيف. تكوين الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء ديناميكي ويمكن أن يتأثر بالعديد من العوامل، بما في ذلك الملوثات البيئية، مثل المبيدات الحشرية [11،12] والمعادن الثقيلة [13،14] ومنتجات العناية الشخصية [15]. يرتبط ديسبيوسيس الأمعاء الدقيقة بأمراض مختلفة، مثل التهاب القولون التقرحي [16].

تم العثور على مستويات مصل أعلى من حمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA) في المرضى الذين يعانون من التهاب القولون التقرحي مقارنة بالمواضيع الخاضعة للمراقبة [5]. تمارس الكائنات الحية الدقيقة في القناة الهضمية تأثيرًا ملحوظًا على الحالة الصحية والمرضية للمضيف من خلال إنتاج أو تعديل المستقلبات المختلفة. يتمتع ميتاجينوم الكائنات الحية الدقيقة المعوية بقدرة واسعة على تنفيذ مجموعة واسعة من العمليات الأيضية، مثل إنتاج الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة، وإنتاج مشتقات التربتوفان، وتحويل الأحماض الصفراوية الأولية إلى أحماض صفراوية ثانوية.

تلعب هذه المستقلبات المرتبطة بالميكروبات المعوية دورًا رئيسيًا في الحفاظ على التوازن الأيضي للمضيف. باعتباره حمضًا أمينيًا أساسيًا، يمكن تحويل التريبتوفان إلى مستقلبات تريبتوفان مختلفة بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء، مثل 3-حمض الإندول أكريليك و{{3} }حمض الإندوليسيتيك. يمكن أن تقوم مستقلبات التربتوفان بتنشيط مسارات الإشارات والتحكم في التوازن ووظيفة الخلايا المناعية من خلال عوامل النسخ مثل مستقبل هيدروكربون الأريل (AhR) [17]. يتم تصنيع الأحماض الصفراوية الأولية في خلايا الكبد المضيفة من الكوليسترول، والتي تدخل الجهاز الهضمي ويتم تعديلها بواسطة ميكروبات الأمعاء إلى أحماض صفراوية ثانوية. يتم التعرف على الأحماض الصفراوية كعوامل إشارات وتكاملات أيضية، وقد أصبحت أهدافًا علاجية لأمراض مثل الاضطرابات الأيضية [18].

يمكن للميكروبات المعوية أن تؤثر على تجمع حمض الصفراء؛ وفي الوقت نفسه، يمكن لتجمع حمض الصفراء تعديل البنية المجتمعية للميكروبات المعوية [19]. ترتبط الكائنات الحية الدقيقة المعوية والأمعاء بعلاقة ثنائية الاتجاه مع الكبد، تُعرف باسم "محور الأمعاء والكبد". يمكن نقل المستقلبات والمنتجات المشتقة من القناة الهضمية إلى الكبد عبر الوريد البابي. وفي الوقت نفسه، يفرز الكبد الأحماض الصفراوية في الأمعاء لتسهيل هضم الدهون والمواد الغذائية التي تذوب في الدهون. تلعب الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء دورًا حاسمًا في الحفاظ على توازن محور الأمعاء والكبد وتجمع حمض الصفراء.

تعتبر المستقلبات المشتقة من الكائنات الحية الدقيقة في القناة الهضمية حاسمة أيضًا في التسبب في أمراض الكبد، مثل الأحماض الصفراوية الثانوية [20] وأكسيد ثلاثي ميثيل أمين N (TMAO) [21]. يمكن تخفيف تلف الكبد الناجم عن PFOA عن طريق مكملات بكتيريا حمض اللاكتيك أو الغاسترودين [22،23]. يمكن أن تؤثر الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء على التوازن الأيضي للمضيف عن طريق إنتاج المستقلبات المرتبطة بالميكروبات المعوية.

ومع ذلك، لم يتم إجراء تحليل تكاملي للميكروبات المعوية والأيض المضطرب بسبب التعرض لحمض بيرفلورو الأوكتانويك (PFOA). في هذه الدراسة، أجرينا تسلسل جينات الرنا الريباسي 16S، بالاشتراك مع عمليات التمثيل الغذائي غير المستهدفة، وتحليل عينات البراز والمصل والكبد من فئران C57BL/6J المعالجة بـ PFOA للكشف عن تأثيرات PFOA على ميكروبات الأمعاء ومستقلباتها المرتبطة. تساعد نتائج هذه الدراسة في تحسين فهم التأثيرات السامة لحمض PFOA.

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. ومن خلال تقليل الالتهاب في الأمعاء، قد يساعد في تحسين انتظام حركة الأمعاء وتخفيف الإمساك.