آنا مالدونادو كونتريراس، جامعة ماساتشوستس كلية الطب

قد لا تعرف ذلك، ولكن لديك جيشاً من الميكروبات تعيش بداخلك وهي ضرورية لمحاربة التهديدات، بما في ذلك الفيروس المسبب لـ COVID-19.

في العقدين الماضيين، تعلم العلماء أن أجسامنا موطن لخلايا بكتيرية أكثر من الخلايا البشرية. إن هذا المجتمع من البكتيريا الذي يعيش فينا وعلينا – يسمى الميكروبيوم – يشبه شركة، حيث تؤدي كل أنواع الميكروبات وظائف متخصصة ولكنها تعمل جميعها للحفاظ على صحتنا. ففي القناة الهضمية، تقوم البكتيريا بموازنة الاستجابة المناعية ضد مسببات الأمراض. وتضمن هذه البكتيريا أن الاستجابة المناعية فعالة ولكنها ليست عنيفة لدرجة أنها تسبب أضراراً جانبية للمضيف.

كما يمكن للبكتيريا الموجودة في أحشائنا أن تثير استجابة مناعية فعالة ضد الفيروسات التي لا تصيب الأمعاء فقط، مثلنوروفيروس وفيروس الروتا، ولكن أيضاً تلك التي تصيب الرئتين، مثلفيروس الأنفلونزا. حيث تقوم ميكروبات الأمعاء النافعة بذلك عن طريق طلب الخلايا المناعية المتخصصة لإنتاج بروتينات قوية مضادة للفيروسات تقضي في النهاية على العدوى الفيروسية. وجسم الشخص الذي يفتقر إلى بكتيريا الأمعاء المفيدة لن يكون لديه استجابة مناعية قوية ضد الفيروسات الغازية. ونتيجة لذلك، قد تمر العدوى دون رادع، مما يؤثر سلباً على الصحة.

أنا عالمة ميكروبيولوجيا مفتونة بالطرق التي تشكل بها البكتيريا صحة الإنسان. ومن أهم محاور أبحاثي معرفة كيف تكافح البكتيريا المفيدة التي تسكن أحشائنا المرض والعدوى. ويركز أحدث أعمالي على الربط بين ميكروب معين وشدة COVID-19 لدى المرضى. هدفي النهائي هو اكتشاف كيفية تعزيز ميكروبيوم الأمعاء بنظام غذائي لاستحضار استجابة مناعية قوية – ليس فقط لـ SARS-CoV-2 ولكن لجميع مسببات الأمراض.

كيف تحافظ البكتيريا المقيمة على صحتك؟

إن دفاعنا المناعي هو جزء من استجابة بيولوجية معقدة ضد مسببات الأمراض الضارة، مثل الفيروسات أو البكتيريا. ومع ذلك، لأن أجسامنا مأهولة بتريليونات من البكتيريا والفيروسات والفطريات المفيدة في الغالب، فإن تنشيط استجابتنا المناعية منظم بإحكام للتمييز بين الميكروبات الضارة والمفيدة.

إن البكتيريا لدينا هي رفقاء رائعون يساعدون بجد في تعزيز دفاعات جهاز المناعة لدينا لمكافحة العدوى. وقد وجدت دراسة علمية أن الفئران التي عولجت بالمضادات الحيوية التي تقضي على البكتيريا في الأمعاء أظهرت ضعفاً في الاستجابة المناعية. وكان لدى هذه الحيوانات عدد قليل من خلايا الدم البيضاء المقاومة للفيروسات، واستجابات ضعيفة للأجسام المضادة، وضعف إنتاج البروتين الضروري لمكافحة العدوى الفيروسية وتعديل الاستجابة المناعية.

وفي دراسة أخرى، تم تغذية الفئران ببكتيريا Lactobacillus، التي يشيع استخدامها كبروبيوتيك في الأطعمة المخمرة. إن هذه الميكروبات قد قللت من شدة الإصابة بالأنفلونزا. لم تفقد الفئران التي عولجت بـ Lactobacillusوزناً ولم يكن لديها سوى تلف خفيف في الرئة مقارنة بالفئران غير المعالجة. وبالمثل، وجد آخرون أن علاج الفئران مع Lactobacillus يحمي ضد أنواع فرعية مختلفة من فيروس الأنفلونزا وفيروس متزامن الجهاز التنفسي البشري – السبب الرئيسي لالتهاب القصيبات الفيروسية والالتهاب الرئوي لدى الأطفال.

الأمراض المزمنة والميكروبات

يُظهر المرضى الذين يعانون من أمراض مزمنة بما في ذلك مرض السكري من النوع 2 والسمنة وأمراض القلب والأوعية الدموية نظاماً مناعياً مفرط النشاط يفشل في التعرف على المحفزات غير الضارة ويرتبط بميكروبيوم الأمعاء المتغير.

ففي هذه الأمراض المزمنة، يفتقر ميكروبيوم الأمعاء إلى البكتيريا التي تنشط الخلايا المناعيةالتي تمنع الاستجابة ضد البكتيريا غير الضارة في أمعائنا. ولوحظ مثل هذا التغيير في ميكروبيوم الأمعاء أيضاً عند الأطفال الذين يولدون بعملية قيصريةوالأفراد الذين يتناولون نظاماً غذائياً سيئاً وكبار السن.

في الولايات المتحدة، يعاني 117 مليون شخص – حوالي نصف السكان البالغين – من مرض السكري من النوع 2 أو السمنة أو أمراض القلب والأوعية الدموية أو مزيج منهم. ويشير ذلك إلى أن نصف البالغين الأمريكيين يحملون جيشاً معيباً من الميكروبيوم.

تركز الأبحاث في مختبري على تحديد بكتيريا الأمعاء التي تعتبر حاسمة لإنشاء نظام مناعي متوازن، والذي يحارب الالتهابات البكتيرية والفيروسية المهددة للحياة، مع التسامح مع البكتيريا المفيدة فينا وعلينا.

وبالنظر إلى أن النظام الغذائي يؤثر على تنوع البكتيريا في الأمعاء، تظهر دراساتي المخبرية كيف يمكن استخدام النظام الغذائي كعلاج للأمراض المزمنة. فباستخدام أطعمة مختلفة، يمكن للناس تحويل ميكروبيوم أمعائهم إلى ميكروبيوم يعزز الاستجابة المناعية الصحية.

يعاني جزء صغير من المرضى المصابين بفيروس SARS-CoV-2، وهو الفيروس المسبب لمرض COVID-19، من مضاعفات خطيرة تتطلب دخول المستشفى في وحدات العناية المركزة. فما هو الشيء المشترك بين العديد من هؤلاء المرضى؟ الشيخوخة والأمراض المزمنة المرتبطة بالنظام الغذائي مثل السمنة، ومرض السكري من النوع 2 وأمراض القلب والأوعية الدموية.

يتأثر السود واللاتينيون بشكل غير متناسب بالسمنة ومرض السكري من النوع 2 وأمراض القلب والأوعية الدموية، وكلها مرتبطة بسوء التغذية. وبالتالي، فليس من قبيل المصادفة أن هذه المجموعات عانت من المزيد من الوفيات من COVID-19 مقارنة بالبيض. وهذا هو الحال ليس فقط في الولايات المتحدة ولكن أيضاً في بريطانيا.

اكتشاف الميكروبات التي تتنبأ بخطورة مرض كوفيد -19

وقد ألهمني وباء COVID-19 لتغيير بحثي واستكشاف دور ميكروبيوم الأمعاء في الاستجابة المناعية الشديدة العدوانية ضد عدوى SARS-CoV-2.

لقد افترضت أنا وزملائي أن مرضى SARS-CoV-2 المصابين بأمراض خطيرة والذين يعانون من حالات مثل السمنة والسكري من النوع 2 وأمراض القلب والأوعية الدموية يظهرون تغيراً في ميكروبيوم الأمعاء الذي يؤدي إلى تفاقم متلازمة الضائقة التنفسية الحادة.

يُعتقد أن متلازمة الضائقة التنفسية الحادة، وهي إصابة رئوية تهدد الحياة في مرضى السارس -2، تتطور منرد الفعل المفرط المميت للاستجابة المناعية التي تسمى عاصفة السيتوكين التيتسبب تدفقاً غير منضبط للخلايا المناعية إلى الرئتين. عند هؤلاء المرضى، تسبب استجابتهم المناعية الالتهابية غير المنضبطة، بدلاً من الفيروس نفسه، بإصابة الرئة اصابة الشديدة وفشل العديد من الأعضاءالتي تؤدي إلى الوفاة.

وقد حددت العديد من الدراسات الموصوفة في مراجعة حديثةوجود ميكروبيوم أمعاء متغير عند مرضى COVID-19. وقد اجتذبت بعض الشركات بما في ذلك Seres Therapeutics و4d Pharma PLC و Evelo Biosciences و VEDANTA Bioscience و Finch Therapeutics اهتمام المستثمرين مؤخراً لعملهم على العلاجات للأمراض بما في ذلك السرطان والاكتئاب وأمراض الأمعاء الالتهابية.

لا يوجد تحديد لبكتيريا معينة داخل الميكروبيوم يمكنها التنبؤ بخطورة COVID-19.

وللإجابة على هذا السؤال، قمت أنا وزملائي بتشغيل مرضى COVID-19 في المستشفى الذين يعانون من أعراض شديدة ومتوسطة. فقد قمنا بجمع عينات من البراز واللعاب لتحديد ما إذا كانت البكتيريا الموجودة في الأمعاء والميكروبيوم الفموي يمكن أن تتنبأ بشدة COVID-19. حيث يعد تحديد علامات الميكروبيوم التي يمكنها التنبؤ بالنتائج السريرية لمرض COVID-19 أمراً أساسياً للمساعدة في تحديد أولويات المرضى الذين يحتاجون إلى علاج عاجل.

لقد أوضحنا، في ورقة بحثية لم تتم مراجعتها بعد من قبل الزملاء، أن تكوين ميكروبيوم الأمعاء هو أقوى مؤشر على شدة COVID-19 مقارنة بالخصائص السريرية للمريض المستخدمة بشكل شائع للقيام بذلك. على وجه التحديد، حددنا أن وجود بكتيريا في البراز – تسمى Enterococcus البراز– كان مؤشراً قوياً لشدة COVID-19. فليس من المستغرب أن يكون Enterococcus faecalis مرتبطاً بالتهابمزمن.

يمكن زراعة المكورات المعوية البرازيةالتي يتم جمعها من البراز خارج الجسم في المختبرات السريرية. وبالتالي، قد يكون اختبار البراز E. وسيلة فعالة من حيث التكلفة وسريعة وسهلة نسبياً لتحديد المرضى الذين من المرجح أن تتطلب المزيد من الرعاية الداعمة والتدخلات العلاجية لتحسين فرصهم في البقاء على قيد الحياة.

ولكن لم يتضح بعد من بحثنا ما هي مساهمة الميكروبيوم المتغير في الاستجابة المناعية لعدوى السارس. فقد أظهرت دراسة حديثة أن عدوى SARS-CoV-2 تسبب اختلالاً في الخلايا المناعيةالتي تسمى الخلايا التنظيمية T والتي تعتبر ضرورية لتوازن المناعة.

فالبكتيريا من ميكروبيوم الأمعاء هي المسؤولة عن التنشيط السليم لتلك الخلايا التنظيمية T. وهكذا، يحتاج الباحثون مثلي إلى أخذ عينات متكررة من البراز واللعاب والدم للمريض على مدى إطار زمني أطول لمعرفة كيف يمكن للميكروبيوم المعدل الذي لوحظ في مرضى COVID-19 أن يعدل شدة مرض COVID-19، ربما عن طريق تغيير تطوير الخلايا التنظيمية T.

بصفتي عالمة لاتينية تبحث في التفاعلات بين النظام الغذائي والميكروبيوم والمناعة، يجب أن أشدد على أهمية سياسات أفضل لتحسين الوصول إلى الأطعمة الصحية، والتي تؤدي إلى ميكروبيوم أكثر صحة. ومن المهم أيضاً تصميم تدخلات غذائية تراعي الثقافات لمجتمعات السود واللاتينيين. وفي حين أن النظام الغذائي الجيد النوعية قد لا يمنع الإصابة بعدوى SARS-CoV-2، إلا أنه يمكنه علاج الحالات الأساسية المرتبطة بمدى شدته.

[احصل على أفضل قصصنا العلمية والصحية والتكنولوجية. اشترك في النشرة الإخبارية العلمية للمحادثة.]

آنا مالدونادو كونتريراس، أستاذة مساعد في علم الأحياء المجهرية والنظم الفسيولوجية، جامعة ماساتشوستس كلية الطب

يتم إعادة نشر هذه المقالة من شبكة The Conversation تحت ترخيص المشاع الإبداعي. قراءة المادة الأصلية.