استشعار بكتيريا الأمعاء: دورها في الصحة

يعتبر ميكروبيوم الأمعاء أحد العناصر الأساسية لصحة الإنسان، حيث يلعب دورًا حيويًا في استشعار البيئة المحيطة. في هذا المقال، نستعرض كيف يمكن لبكتيريا الأمعاء استشعار العناصر الغذائية والإشارات الكيميائية.

يمكن لبكتيريا الأمعاء استشعار بيئتها

يلعب ميكروبيوم الأمعاء، والذي يُسمى أيضًا نباتات الأمعاء، دورًا حيويًا في صحة الإنسان. يتشكل هذا المجتمع الهائل والمتغير باستمرار من الكائنات الحية الدقيقة من خلال عدد لا يحصى من التبادلات الكيميائية، سواء بين الميكروبات نفسها أو بين الميكروبات وجسم الإنسان. لكي تنجح هذه التفاعلات، يجب أن تكون بكتيريا الأمعاء قادرة على اكتشاف العناصر الغذائية والإشارات الكيميائية المحيطة بها. وعلى الرغم من أهميتها، لا يزال العلماء يعرفون القليل نسبيًا عن النطاق الكامل للإشارات التي يمكن للمستقبلات البكتيرية التعرف عليها.

ويبقى سؤال رئيسي. ما هي الإشارات الكيميائية الأكثر أهمية بالنسبة لبكتيريا الأمعاء المفيدة؟

تجاوز مسببات الأمراض في أبحاث علم الأحياء الدقيقة

حتى الآن، فإن الكثير مما يفهمه العلماء حول الاستشعار البكتيري يأتي من دراسة الكائنات الحية النموذجية، وخاصة البكتيريا المسببة للأمراض. لقد تم إيلاء اهتمام أقل بكثير للمتعايشات، وهي الميكروبات غير المسببة للأمراض أو المفيدة التي تعيش بشكل طبيعي في جسم الإنسان. وقد تركت هذه الفجوة الباحثين يتساءلون عن أنواع المعلومات الكيميائية التي تكتشفها هذه البكتيريا المفيدة بالفعل في بيئتها.

شرع فريق بحث دولي بقيادة فيكتور سورجيك في الإجابة على هذا السؤال. ضمت المجموعة علماء من معهد ماكس بلانك لعلم الأحياء الدقيقة الأرضية، وجامعة أوهايو، وجامعة فيليبس ماربورغ. ركز عملهم على كلوستريديا، وهي مجموعة من البكتيريا المتحركة الموجودة بأعداد كبيرة في الأمعاء البشرية والمعروفة بأنها تدعم صحة الأمعاء.

تكتشف بكتيريا الأمعاء مجموعة واسعة من العناصر الغذائية

ووجد الباحثون أن المستقبلات من ميكروبيوم الأمعاء البشرية يمكنها التعرف على مجموعة واسعة بشكل مدهش من المركبات الأيضية. وتشمل هذه المواد منتجات التحلل من الكربوهيدرات والدهون والبروتينات والحمض النووي والأمينات. ومن خلال الفحص المنهجي، حدد الفريق أيضًا أنماطًا واضحة. أظهرت أنواع مختلفة من أجهزة الاستشعار البكتيرية تفضيلات واضحة لفئات معينة من المواد الكيميائية.

كشفت هذه النتيجة أن بكتيريا الأمعاء لا تستجيب بشكل عشوائي لبيئتها ولكنها يتم ضبطها بشكل انتقائي لإشارات أيضية محددة.

يبرز اللاكتات والفورمات كإشارات رئيسية

من خلال الجمع بين التجارب المعملية وتحليل المعلومات الحيوية، حدد الباحثون روابط كيميائية متعددة ترتبط بالمستقبلات الحسية التي تتحكم في حركة البكتيريا. تساعد هذه المستقبلات البكتيريا المتحركة على اكتشاف العناصر الغذائية ذات القيمة الخاصة للنمو. تشير النتائج إلى أن حركة هذه البكتيريا مدفوعة في المقام الأول بالبحث عن الطعام.

من بين جميع المواد الكيميائية التي تم اختبارها، ظهر حمض اللاكتيك (اللاكتات) وحمض الفورميك (الفورمات) في أغلب الأحيان كمحفزات. ويشير هذا إلى أن هذه المركبات قد تكون بمثابة مصادر غذائية مهمة بشكل خاص لبكتيريا الأمعاء.

التغذية المتبادلة تدعم الميكروبيوم الصحي

يمكن لبعض بكتيريا الأمعاء أن تنتج اللاكتات وتشكل نفسها، مما يسلط الضوء على أهمية “التغذية المتبادلة”. في هذه العملية، يطلق أحد الأنواع البكتيرية مستقلبات تستخدمها الأنواع الأخرى كغذاء. يساعد هذا النوع من التعاون على استقرار النظام البيئي للأمعاء.

يوضح وينهاو شو، باحث ما بعد الدكتوراه في مجموعة أبحاث فيكتور سورجيك والمؤلف الأول للدراسة: “يبدو أن هذه المجالات مهمة للتفاعلات بين البكتيريا في الأمعاء ويمكن أن تلعب دورًا رئيسيًا في الميكروبيوم البشري الصحي”.

اكتشاف مستقبلات حسية جديدة

ومن خلال التحليل المنهجي لأجهزة الاستشعار المتعددة، حدد الفريق عدة مجموعات من المجالات الحسية لم تكن معروفة سابقًا. هذه المستشعرات المميزة حديثًا مخصصة لأحماض اللاكتات والأحماض ثنائية الكربوكسيل واليوراسيل (كتلة بناء الحمض النووي الريبي) والأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (SCFAs).

وحدد الباحثون أيضًا البنية البلورية لمستشعر مزدوج مكتشف حديثًا يستجيب لكل من اليوراسيل والأسيتات. وقد سمح لهم ذلك بفهم كيفية ارتباط هذه الجزيئات بالمستشعر على المستوى الجزيئي. ينتمي المستشعر إلى عائلة كبيرة من المجالات الحسية ذات الوظائف المتنوعة.

يُظهر التطور مرونة ملحوظة

ومن خلال فحص العلاقات التطورية بين مستشعرات اليوراسيل والمجالات الحسية ذات الصلة، وجد الفريق أن خصوصية الربيطة يمكن أن تتغير بسهولة نسبية مع مرور الوقت. تساعد هذه المرونة في تفسير كيفية تكيف البكتيريا مع قدراتها الحسية مع تغير بيئاتها.

يقول فيكتور سورجيك: “لقد أدى مشروعنا البحثي إلى توسيع نطاق فهم القدرات الحسية لبكتيريا الأمعاء المفيدة بشكل كبير”. “على حد علمنا، هذا هو أول تحليل منهجي للتفضيلات الحسية للبكتيريا غير النموذجية التي تستعمر مكانًا بيئيًا محددًا. وبالنظر إلى المستقبل، يمكن تطبيق نهجنا بالمثل للتحقيق بشكل منهجي في التفضيلات الحسية في النظم البيئية الميكروبية الأخرى.”

المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily

إن فهم كيفية استشعار بكتيريا الأمعاء لمحيطها يمكن أن يساعد في تعزيز صحة الأمعاء وتطوير استراتيجيات جديدة لتحسين صحة الإنسان. تابعونا لمزيد من المعلومات حول الميكروبيوم وأهميته.