الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء ومنظورات الأمراض العصبية الجزء الأول

يتكون الجهاز الهضمي لكل إنسان سليم من مجموعة فريدة من الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء والتي تؤوي مجتمعًا متنوعًا ومعقدًا يضم أكثر من 100 تريليون من الكائنات الحية الدقيقة، بما في ذلك البكتيريا والفيروسات والعتائق والأوالي والفطريات.

العتائق هي فئة من بدائيات النوى التي كانت موجودة منذ مليارات السنين في التاريخ الجغرافي. في السنوات الأخيرة، كان العلماء يدرسون العتائق بشكل أعمق ويكتشفون سحرها. ومن بينها، الأكثر إثارة للدهشة هو العلاقة بين العتائق والذاكرة.

كما نعلم جميعا، الذاكرة هي وظيفة أساسية في الدماغ البشري. إذا فقدنا ذاكرتنا، سيصبح الأمر صعبًا للغاية. لكن هل تعلم؟ يمكن للعتائق تعزيز الذاكرة البشرية.

أظهرت الدراسات أن العتائق يمكن أن تنتج مادة تسمى "حمض الليسرجيك"، والتي يمكن أن تحفز نشاط الخلايا العصبية في الدماغ وتعزز الذاكرة البشرية. يمكن أن يؤثر حمض الليسرجيك أيضًا على تواتر موجات الدماغ ويعزز الذاكرة والقدرة على التعلم عن طريق تغيير إيقاع الدماغ.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن للعتائق أيضًا تحسين مزاجنا وجودة نومنا. يعد الجسم السليم والحالة العاطفية من المتطلبات الأساسية المهمة للحفاظ على الذاكرة.

لذلك، للحفاظ على دماغ سليم وذاكرة قوية، يمكننا الوقاية والعلاج عن طريق استهلاك الأطعمة الغنية بالعتائق. الأطعمة مثل الزبادي ومنتجات الصويا المخمرة غنية بالعتائق. بالإضافة إلى ذلك، في بعض الأحيان يمكننا أيضًا العثور على مكونات العتيقة في المنتجات الصحية.

باختصار، هناك علاقة وثيقة بين العتائق والذاكرة. من خلال استهلاك الأطعمة الغنية بالعتائق بشكل صحيح، يمكننا الحفاظ على دماغ سليم وذاكرة قوية، مما يجعل حياتنا أفضل. يمكن ملاحظة أننا بحاجة إلى تحسين ذاكرتنا، ويمكن لـ Cistanche تحسين الذاكرة بشكل كبير لأن Cistanche هي مادة طبية صينية تقليدية لها العديد من التأثيرات الفريدة، أحدها هو تحسين الذاكرة. تأتي فعالية Cistanche من المكونات النشطة المختلفة التي يحتوي عليها، بما في ذلك حمض التانيك، والسكريات، وجليكوسيدات الفلافونويد، وما إلى ذلك. ويمكن لهذه المكونات تعزيز صحة الدماغ بعدة طرق.

انقر فوق تعرف على 10 طرق لتحسين الذاكرة

لدى ميكروبات الأمعاء علاقة تكافلية مع أجسامنا. يتشكل تكوين الكائنات الحية الدقيقة في وقت مبكر من الحياة عن طريق نضوج الأمعاء، والذي يتأثر بعدة عوامل.

تلعب البكتيريا المعوية دورًا حاسمًا في الحفاظ على التوازن المناعي والتمثيل الغذائي والحماية من مسببات الأمراض. لا يرتبط Dysbiosis للميكروبات المعوية بالاضطرابات المعوية فحسب، بل يرتبط أيضًا بأمراض خارج الأمعاء مثل الاضطرابات الأيضية والعصبية.

في هذه المراجعة، فحص المؤلفون دراسات مختلفة كشفت عن الفرضيات والروابط المحتملة في تطور الاضطرابات العصبية المرتبطة بميكروبيوم الأمعاء.

تم تقديم المسودة الأولى: 30 نوفمبر 2020؛ مقبول للنشر: 20 مايو 2021؛ تم النشر على الإنترنت:14 يوليو 2021.

الكلمات المفتاحية: مرض الزهايمر • القلق • اضطراب طيف التوحد • محور الأمعاء والدماغ • الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء • الميكروبيوم • التصلب المتعدد • الأمراض العصبية • مرض باركنسون • الفصام.

تعد الكائنات الحية الدقيقة المعوية الموجودة في الجهاز الهضمي البشري جزءًا أساسيًا من التنمية البشرية، لأنها بمثابة أكبر واجهة بين المضيف والعوامل البيئية والمستضدات في جسم الإنسان.

يتجاوز عدد الميكروبات المعوية في أمعائنا 1014، وكلها مخصصة لتشكيل علاقة متبادلة المنفعة (التكافل) مع الجسم. تفيد البكتيريا والعتائق وحقيقيات النوى التي تعيش في الجهاز الهضمي البشر بعدة طرق عبر مجموعة من الوظائف الفسيولوجية، مثل تعزيز سلامة الأمعاء أو تشكيل الظهارة المعوية، وتنظيم مناعة المضيف، والحماية من مسببات الأمراض، وحصاد الطاقة وتوفير العناصر الغذائية مثل الفيتامينات [1] .

هذه العلاقة التكافلية هي نتيجة لعدة عوامل بيئية تبدأ أثناء الاتصال بين الجنين والميكروبات الحيوية المهبلية أثناء الولادة [2]. تلعب الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء أدوارًا مهمة داخل جسم الإنسان، مما يساعد على النمو والتطور السليم.

تاريخيًا، كانت الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء تعتبر نعمة للبشر نتيجة لهذه التأثيرات الصحية المفيدة.

ومع ذلك، من المثير للدهشة أن الدراسات الحديثة أظهرت أن ميكروبات الأمعاء لها تأثير على أمراض الجهاز العصبي المركزي (CNS) بسبب الاتصال ثنائي الاتجاه بين ميكروبيوم الأمعاء والجهاز العصبي المركزي، المعروف باسم محور الميكروبات المعوية والدماغية، ويمكنها أيضًا التأثير على التطور الشامل ووظيفة الدماغ.

ترتبط اضطرابات النمو العصبي والتنكس العصبي والنفسي بالتغيرات في كمية النباتات المعوية. ونتيجة لذلك، تم التعرف مؤخرًا على وجود علاقة بين مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء وأكثر أشكال الأمراض العصبية انتشارًا (مثل مرض الزهايمر [AD] والتصلب المتعدد [MS] والفصام).

على الرغم من أن آليات وأدوار الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء في تطور هذه الأمراض غير مفهومة بشكل جيد، فقد اقترحت العديد من الدراسات الحديثة فرضيات مختلفة محتملة تشرح كيف يمكن للكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء أن تؤثر على تطورها [3،4].

توفر هذه المراجعة مسحًا شاملاً للكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء وتطورها بالإضافة إلى أدوارها داخل جسم الإنسان ومشاركتها في الأمراض العصبية، بما في ذلك الفرضيات المحدثة للتسبب في الأمراض الميكروبية في الأمراض العصبية.

تكوين وتنوع الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء

تتكون الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء من عدة أنواع من الكائنات الحية الدقيقة، بما في ذلك البكتيريا والخميرة والفيروسات.

يتطور تكوين ميكروبات الأمعاء طوال حياتنا وفقًا لتغيرات الحالة التشريحية والغذائية والتغذوية (مثل النحافة والسمنة وفقدان الشهية) بالإضافة إلى التغيرات المرضية (الالتهابات الجهازية والجهاز الهضمي) والبيئية (مثل المناخ ومكان العمل ونمط الحياة والتكوين العائلي). والعوامل الدوائية (على سبيل المثال، استخدام المضادات الحيوية، البروبيوتيك، المسهلات، الحركية) [5].

تحتوي الكائنات الحية الدقيقة البشرية على مكونات مثل العتائق والفيروسات والفطريات والخمائر وغيرها من حقيقيات النوى (على سبيل المثال، المتبرعمة الكيسية والأميبوزوا)، والتي تم إهمالها في الأبحاث، كما أن المعلومات حول الفطريات المتعايشة والعتائق والأوالي نادرة أيضًا [5،6] .

وفقًا للتصنيف، يمكن تصنيف البكتيريا إلى شعب (في علم الأحياء، الشعبة [جمع الشعب] هي مستوى التصنيف أو الرتبة التصنيفية أسفل المملكة وفوق الطبقة)، والطبقات، والأوامر، والعائلات، والأجناس، والأنواع [7].

تتكون الشعبة الميكروبية المعوية المهيمنة من الشعبتين الثابتتين، والعصوانيات، والأكتينوباكتريا، والبروتيوباكتريا، والبكتيريا المغزلية، والبكتيريا العقدية، مع 90% من الكائنات الحية الدقيقة المعوية التي تتكون من الشعبتين الثابتتين والبكتيرويدات.

تتكون الشعبة من أكثر من 200 جنس مختلف، بما في ذلك العصيات اللبنية، والعصيات، والمطثيات، والمكورات المعوية، والمكورات الرومينوكوكوس، مع 95٪ من الشعبة تتكون من جنس المطثية.

تشمل الأجناس السائدة التي تشتمل على العصوانيات العصوانيات والبريفوتيلا، في حين أن شعبة الأكتينوباكتريا أقل وفرة من حيث النسبة ويمثلها في المقام الأول جنس Bifidobacterium.

تتميز الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء بمجموعات من البكتيريا تسمى الأنماط المعوية وثلاثة أنماط معوية تتميز بثلاث مجموعات بكتيرية سائدة: باكتيرويدس (النمط المعوي الأول)، بريفوتيلا (النمط المعوي الثاني)، ورومينوكوكوس (النمط المعوي الثالث).

يستمد النمط المعوي الأول الطاقة في المقام الأول من الكربوهيدرات باستخدام مسارات تحلل السكر وفوسفات البنتوز، في حين أن النمطين المعويين الثاني والثالث يمكن أن يحلل البروتينات السكرية الميوسينية في الطبقة المخاطية المعوية [8،9].

في كل جزء من الجهاز الهضمي، تختلف الكائنات الحية الدقيقة المعوية البشرية تصنيفيًا ووظيفيًا وتختلف في نفس الفرد وفقًا لتحولات الرضيع والعمر والعوامل البيئية مثل استخدام المضادات الحيوية. وقد تم اكتشاف أن العاثيات المعوية هي المكون الرئيسي لفيروم الأمعاء. - يشكل حوالي 90% من تركيبته، ويحاكي نمو الكائنات الحية الدقيقة البكتيرية عند الرضع، ويُعتقد أنه يظل مستقرًا في حياة البالغين [10].

من بين الجينات المحفوظة أثناء التطور الفيروسي المعوي، يحصد بعضها الطاقة للقيام بأنشطة مثل نقل الكربوهيدرات وتحللها [11-13].

تظهر هذه الخصائص بشكل شائع في الفيروسات المشتقة من النظام الغذائي للنباتات التي تمتلك القدرة على التحكم في الكائنات الحية الدقيقة البكتيرية البشرية أو استقلاب المضيف، بما في ذلك تخليق البروتين وتخليق الكربوهيدرات وتحللها [14].

ومن المثير للاهتمام أن الأساليب الميتاجينومية الجديدة أتاحت لنا التعرف على تركيبة فيروم الأمعاء وأظهرت لنا أن الأمعاء مأهولة بمجموعة من مسببات الأمراض. تعتبر مسببات الأمراض مثل Norwalk وRotavirus وEnterovirus مسؤولة عن التهاب المعدة والأمعاء، لأنها تلحق الضرر المباشر بالخلايا المعوية أو تغير إفراز الأيونات والماء في القولون.

بالإضافة إلى ذلك، تم العثور أيضًا على قائمة كبيرة من الفيروسات العملاقة التي لا يمكن اكتشافها (الناتجة عن الأوليات والطفيليات) والفيروسات المشتقة من النباتات والعاثيات [15،16].

تهيمن البكتيريا بشكل رئيسي على مجتمع ميكروبيوم الأمعاء، ونتيجة لذلك، تركزت الأبحاث حول تكوين ميكروبات الأمعاء بشكل تقليدي على البكتيريا. ومع ذلك، كشفت دراسات جديدة مؤخرًا عن وجود ميكروبات أخرى قد يكون لها تأثير كبير على كل من تعزيز الصحة وتحريض المرض في المضيفين.

وبالتالي، من المهم أيضًا إجراء دراسات على الميكروبات المهملة لمعرفة المزيد عن أي مسببات مرضية في الأمراض العصبية وغيرها.

دور الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء في جسم الإنسان

تلعب الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء دورًا مهمًا جدًا في الصحة من خلال أداء وظائف مختلفة مطلوبة لنمو الجسم وتطوره. وعلى العكس من ذلك، فإن عدم توازن هذه الميكروبات يمكن أن يؤدي إلى العديد من الأمراض أو الاضطرابات المرتبطة بالصحة.

الكائنات الحية الدقيقة ومستقلباتها

تؤثر ملايين البكتيريا الموجودة في الأمعاء على توازن المضيف. تنشئ الكائنات الحية الدقيقة علاقة تكافلية ومتبادلة مع المضيف، مما يعني أن كلا من المضيف والبكتيريا يعتمدان على بعضهما البعض من أجل البقاء.

الميكروبيوم مسؤول عن توفير العناصر الغذائية الأساسية؛ توليف الفيتامينات والإنزيمات والأحماض الأمينية؛ استقلاب المواد الغريبة الحيوية والمخدرات. هضم السليلوز. أداء الأوعية الدموية. تعزيز وظيفة العصب المعوي (الجدول 1) [17-20]؛ وتوليف الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs)، والتي تشمل مستقلبات مثل الزبدات والبروبيونات والأسيتات [21].

وتشارك الكائنات القولونية مثل باكتيرويدس، وروزبوريا، وبيفيدوباكتريا، والبكتيريا المعوية في تخمير الكربوهيدرات والسكريات قليلة التعدد غير القابلة للهضم، مما يؤدي إلى تخليق SCFAs، وتحسين صحة الأمعاء [22،23].

Bacteroides thetaiotaomicron، وهو عضو في جنس Bacteroides، يشارك أيضًا في تخمير الكربوهيدرات [24]. وقد ثبت أن الثيتايوتاوميكرون B يُظهر تعبيرًا أكبر عن الكوليباز، وهو إنزيم يتطلبه الليباز البنكرياسي لهضم الدهون [25].

تساعد العصوانيات والمقويات في استقلاب بقايا الطعام غير المهضومة. تحافظ Lactobacillus plantarum على سلامة الحاجز المعوي وتمنع دخول بكتيريا الأمعاء والسموم البكتيرية والدهون المهضومة جزئيًا والبروتينات إلى مجرى الدم، وبالتالي تمنع ظهور الأعراض المميزة للأمعاء المتسربة [26].

من الممكن أن تسمح الأمعاء المتسربة، أو بطانة الأمعاء التالفة، لجزيئات الطعام غير المهضومة، والنفايات السامة، والبكتيريا بالتسرب عبر الأمعاء ودخول مجرى الدم، مما يؤدي إلى استجابة مناعية، ويسبب التهابًا على مستوى النظام، ويجعل الفرد عرضة لحالات صحية متعددة. اضطرابات.

أظهرت الدراسات الحديثة التي أجريت على الفئران أن SCFAs - وخاصة الزبدات - تعزز سلامة الحاجز المعوي [21]. تحمي الكائنات الحية الدقيقة المضيف عن طريق منع إنشاء ونمو مسببات الأمراض.

يتم تنفيذ تأثير الحماية عبر آليات مختلفة. على سبيل المثال، تتنافس بكتيريا الأمعاء على الارتباط بحدود الفرشاة للخلايا الظهارية المعوية، وبالتالي تمنع ارتباط ودخول البكتيريا الحبيبية إلى الخلايا الظهارية [31].

علاوة على ذلك، تتنافس ميكروبات الأمعاء على العناصر الغذائية التي يوفرها المضيف، مما يمنع نمو المنافسين المسببة للأمراض. بالإضافة إلى ذلك، تمنع البكتيريا التي تنتجها الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء نمو البكتيريا المسببة للأمراض [32،33].

تؤثر الكائنات الحية الدقيقة أيضًا على تطور الجهاز العصبي المركزي من خلال إنتاج الناقلات العصبية والمعدلات العصبية، ويرتبط غيابها بالعديد من المشكلات المتعلقة بتطور الجهاز العصبي المركزي [34].

أعضاء أجناس Lactobacillus و Bifidobacterium يقومون بتصنيع حمض غاما أمينوبوتيريك (GABA)؛ تقوم الإشريكية والعصيات والساكروميسيس بتوليف النورإبينفرين. المبيضات، العقدية، الإشريكية القولونية والمكورات المعوية توليف السيروتونين. تقوم Bacillus وSerratia بتصنيع الدوبامين؛ و Lactobacillus يصنع الأسيتيل كولين [27].

يقوم أعضاء جنس Bacteroides بتصنيع حمض اللينوليك المترافق، الذي يمتلك خصائص مضادة لمرض السكر، ومضادة للتصلب، ومضادة للتكوّن، وخافضة شحميات الدم، وخصائص مناعية [28،29].

يرجع استقلاب العديد من البروتينات الغذائية إلى التفاعل بين المضيف وميكروبات الأمعاء، حيث يؤدي كل منهما وظائف التمثيل الغذائي الخاصة به؛ على سبيل المثال، يقوم إنزيم الهيستامين ديكاربوكسيلاز البكتيري بتحويل L- الهيستيدين إلى هيستامين [35]. تستطيع البكتيريا أيضًا تصنيع الأحماض الأمينية ليستخدمها المضيف؛ ومع ذلك، تعتمد هذه الوظيفة إلى حد كبير على دور استخدام الأحماض الأمينية للميكروبات.

تشارك الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء أيضًا في تحلل البوليفينول الغذائي (على سبيل المثال، الفلافانول، والفلافانون، والفلافان3-ols)، والتي تظل غير نشطة عند تناولها. باكتيرويديز ديستاسونيس، باكتيرويديز يونيفورميس، المكورات المعوية كاسيليلافوس، و يوباكتيريوم رامولوس تهضم الفلافانول؛ بوتريفيبريو النيابة.

هضم العفص، وخاصة التوت البري والتوت بوليفينول. كلوستريديوم أوربيسدينز والمكورات المعوية الطيرية تهضم الفلافونات؛ و L plantarum، Lactobacillus casei، Lactobacillus acidophilus، و Bifidobacterium longum يهضم الأنثوسيانيدينات [30].

تجدر الإشارة أيضًا إلى أنه إلى جانب العديد من الفوائد، يتضمن تخمير البروتين إنتاج مستقلبات معينة يمكن أن تسبب العديد من العيوب الفسيولوجية في المضيف. تساهم الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء في عملية التمثيل الغذائي للأجانب الحيوية أيضًا.

المواد الغريبة الحيوية هي مركبات أجنبية لا ينتجها المضيف نفسه ولكن يشار إليها بالمستحضرات الصيدلانية والمواد السامة البيئية والسموم. تقوم ميكروبات الأمعاء بتوجيه عملية التمثيل الغذائي للأجانب الحيوية عبر آليتين مختلفتين، مباشرة وغير مباشرة، اعتمادًا على النظام الغذائي وعوامل نمط الحياة [36].

تحفز ميكروبات الأمعاء استقلاب الكائنات الغريبة من خلال تثبيط مستقلبات الكائنات الغريبة، أو التنشيط الحيوي لسلائف الكائنات الغريبة، أو إعادة تنشيط عملية التمثيل الغذائي للأجانب الحيوية من المضيف، أو تغيير التعبير عن نفاذية الأمعاء المضيفة.

محور الأمعاء والدماغ

يكشف التفاعل بين الأمعاء والدماغ عن وجود رابط فسيولوجي بينهما يضمن إنشاء التوازن المعوي وكذلك الحفاظ على الوظائف المعرفية والحوفية.

يُشار إلى العلاقة التعاونية بين الجهاز العصبي المركزي والجهاز العصبي اللاإرادي (ANS) والجهاز العصبي المعوي (ENS) ومحور الغدة النخامية والكظرية (HPA) في الجسم باسم "محور الأمعاء والدماغ".

يتضمن التفاعل طرقًا مباشرة وغير مباشرة بين المراكز المعرفية والعاطفية للدماغ ووظائف الأمعاء المحيطية.

محور الأمعاء الدماغي عبارة عن مزيج من الأذرع الودية والجهاز السمبتاوي للجهاز العصبي الذاتي، والتي تعمل على تشغيل الإشارات الواردة والعصبية الصادرة، على التوالي، وتربط محور الأمعاء والدماغ.

تشير الأدلة التجريبية إلى أن الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء لها تأثير كبير على محور الأمعاء والدماغ وأن عدم تنظيم ميكروبيوم الأمعاء يمكن أن يؤدي إلى تطور الاضطرابات المناعية والعصبية والنفسية [37-40].

يرتبط أيضًا عدم التوازن في تكوين الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء باضطرابات الجهاز الهضمي.

For more information:1950477648nn@gmail.com