میکروبیوم؛ هم زیستی مسالمت‌آمیز میکروب‌ها و سلول‌های بدن

بدن هر انسان متشکل از تریلیون‌ها میکروب و میکروارگانیسم است.

شاید از شنیدن این جمله کمی متعجب شوید. اما حقیقت این است که در داخل بدن و همچنین روی پوست ما تریلیون‌ها میکروارگانیسم از هزاران گونه مختلف وجود دارد که میکروبیوتا^[۱] یا میکروب نیز نامیده می‌شوند. این ارگانیسم‌ها شامل باکتری‌ها، قارچ‌ها، انگل‌ها و ویروس‌ها می‌شوند که در سراسر بدن یک فرد سالم وجود داشته و همزیستی مسالمت‌آمیزی با اندام‌های بدن دارند. این همزیستی میکروبیوم^[۲] نام دارد.

امروزه میکروبیوم به عنوان یک ارگان حمایت کننده شناخته می‌شود زیرا در تقویت عملکردهای روزمره بدن انسان نقشی اساسی دارد. به همین دلیل در این مقاله قصد داریم به موضوع میکروبیوم بپردازیم. پس در ادامه‌ی این مطلب با ما همراه باشید.

کشف میکروبیوم انسان

اولین شواهد علمی مبنی بر اینکه میکروارگانیسم ها بخشی از سیستم طبیعی انسان هستند، در اواسط دهه ۱۸۸۰ ظهور کرد. در این دهه یک پزشک متخصص اطفال به نام تئودور اشریچ (Theodor Escherich) نوعی باکتری را در فلور روده کودکان سالم و کودکان مبتلا به بیماری اسهال مشاهده کرد. این باکتری بعدها اشریشیا کلی (Escherichia coli) نام گرفت.

در سال‌های بعد، دانشمندان تعدادی دیگر از میکروارگانیسم‌های موجود در بدن به طور مثال در دهان، دستگاه گوارش، مجاری ادراری، روده و دستگاه تنفسی فوقانی را نیز شناسایی کردند.

در طول قرن ۲۰، تعداد دیگری از میکروارگانیسم‌ها از مجاری بینی، دهان، پوست، دستگاه گوارش و دستگاه ادراری به عنوان بخشی از میکروبیوتای انسانی مشخص شدند. اگرچه این گروه از ارگانیسم‌ها از زمان کشف به طرق مختلفی شناخته شدند، اما مفهوم میکروبیوم انسان اساساً در دهه اول قرن ۲۱ توسعه یافته است.

همانطور که گفته شد واژه‌ی میکروبیوم به وجود و هم‌زیستی تریلیون‌ها میکروب در بدن هر فرد گفته می‌شود. میکروبیوم هم میکروب‌های مفید و هم میکروب‌های مضر را در بر می‌گیرد. باکتری‌ها تا حد زیادی پرشمارترین اعضای میکروبیوم انسان هستند.

بسیاری از این میکروب‌ها، ارگانیسم‌های همزی‌گر با بدن انسان هستند. یعنی بدن انسان نیز از وجود آن‌ها سود می‌برد. اما برخی از این میکروب‌ها، بیماری‌زا یا به اصطلاح پاتوژنیک هستند و می‌توانند برای سلامتی مضر باشند.

در بدن یک فرد سالم میکروب‌های مضر و مفید بدون اینکه مشکلی برای بدن ایجاد کنند با یکدیگر همزیستی دارند. گاهی اوقات به دلایل مختلفی از جمله ابتلا به بیماری‌های عفونی، رژیم غذایی خاص و یا استفاده‌ طولانی مدت از آنتی‌بیوتیک‌ها، ممکن است تعادل بین میکروب‌های مفید و مضر در بدن به هم بخورد. در نتیجه بدن بیشتر در معرض بیماری قرار خواهد گرفت.

میکروبیوم چگونه در بدن ایجاد می‌شود؟

هر شخص یک شبکه کاملاً منحصر به فرد از میکروبیوتا دارد. اما اینکه چگونه این میکروب‌ها را دریافت کرده‌ایم کمی پیچیده است. بر اساس مطالعات صورت گرفته تا به امروز، هر نوزاد هنگام تولد و زمانی که از طریق کانال واژن خارج می‌شود در معرض میکروارگانیسم‌ها قرار می‌گیرد. به همین دلیل اگر نوزادی از طریق واژینال متولد نشود و با سزارین به دنیا بیاید، همه چیز متفاوت خواهد بود. در واقع مطالعات نشان داده است که نوزادان متولد شده با سزارین در معرض خطر بیشتری برای ابتلا به آسم و دیابت نوع ۱ قرار دارند. زیرا میکروارگانیسم‌های مفیدِ کمتری در بدن آن‌ها وجود دارد.

میکروبیوم روده طی یکی دو سال اول زندگی به سرعت تغییر می‌کند و توسط میکروب‌های موجود در شیر مادر و محیط زندگی تا حدود سه سالگی تثبیت می‌شود. در واقع اینکه نوزاد دقیقاً در معرض کدام میکروارگانیسم‌ها باشد به گونه‌های یافت شده در بدن مادر بستگی دارد.

به مرور زمان و با قرار گرفتن کودک در معرض عوامل محیطی، رژیم غذایی طولانی مدت، استرس و داروهای مصرفی مانند آنتی بیوتیک‌ها و افزایش سن، میکروبیوم بدن تغییر می‌کند. این تغییر گاهی برای بدن مفید است و گاهی نیز مضر بوده و فرد را بیشتر در معرض ابتلا به عفونت و بیماری قرار می‌دهد.

میکروبیوم چه مزایایی برای بدن دارد؟

ممکن است در ذهن خود با این پرسش مواجه شوید که ” آیا میکروب‌ها برای سلامتی خطرناک نیستند؟”

در پاسخ به این پرسش باید گفت که برخی از آن‌ها بیماری‌زا هستند، اما برخی دیگر فقط در صورت قرار گرفتن در مکان نامناسب یا افزایش تعداد، مضر می‌شوند و برخی دیگر نیز حتی برای بدن بسیار مفید هستند.

همانطور که در قسمت مقدمه نیز گفته شد، میکروبیوم امروزه به عنوان یک پدیده‌ی حمایت‌کننده برای بدن انسان شناخته می‌شود.

از فواید میکروبیوم برای بدن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• میکروبیوم سیستم ایمنی بدن را تحریک می‌کند.
• باعث تجزیه ترکیبات سمی موجود در غذا می‌شود.
• برخی از ویتامین‌ها و آمینواسیدها را سنتز می‌کند. به طور مثال آنزیم‌های اصلی مورد نیاز برای تشکیل ویتامین B12 تنها توسط نوعی باکتری تولید می‌شوند که در بدن یک فرد سالم وجود دارد و جزئی از میکروبیوم او است.

از دیگر فواید میکروبیوم برای بدن می‌توان به هضم کربوهیدرات‌های پیچیده مانند نشاسته و فیبر اشاره کرد. قندهایی مانند شکر مصرف شده و یا لاکتوز (قند شیر) پس از مصرف، به سرعت در قسمت فوقانی روده‌ی کوچک جذب می‌شوند. اما کربوهیدرات‌های پیچیده مانند فیبر و نشاسته هضم دشوارتری دارند و ممکن است به روده‌ی بزرگ برسند. میکروبیوم روده‌ی بزرگ با ترشح آنزیم‌های هضم به تجزیه این مواد در بدن کمک می‌کنند.

از طرف دیگر تخمیر فیبرهای هضم ناپذیر به کمک میکروبیوم روده باعث تولید اسیدهای چرب کوتاه زنجیر^[۳] (SCFA) می‌شود. اسیدهای چرب کوتاه زنجیر علاوه‌بر اینکه برای بدن یک ماده مغذی محسوب می‌شوند، نقش مهمی در عملکرد عضلات و پیشگیری از بیماری‌های مزمن از جمله سرطان‌های خاص و اختلالات روده دارند. مطالعات بالینی نشان داده است که SCFA ممکن است در درمان کولیت اولسراتیو^[۴]، بیماری کرون^[۵] و اسهال مرتبط با آنتی بیوتیک^[۶] مفید باشد.

علاوه‌بر این میکروبیوم بدن یک فرد سالم، از بدن در برابر ارگانیسم‌های بیماری‌زایی که از طرق خوردن و آشامیدن ممکن است وارد بدن شوند، محافظت می‌کند. محققین معتقدند که این میکروب‌ها با رقابت برای یافتن مواد مغذی و محل‌های اتصال به غشاهای مخاطی روده، که محل اصلی فعالیت ایمنی و تولید پروتئین‌های ضد میکروبی است، از رشد بیش از حد باکتری‌های مضر جلوگیری می‌کنند.

با وجود مزایای بسیار میکروبیوم انسان برای بدن، میکروارگانیسم‌های زیادی در میکروبیوتای انسانی وجود دارد که ارتباط نزدیکی با ارگانیسم‌های بیماری‌زا دارند یا خود قادر به بیماری‌زایی هستند. به عنوان مثال می‌توان به گونه‌های باکتریایی استافیلوکوک (Staphylococcus)، استرپتوکوک (Streptococcus)، انتروکوک (Enterococcus)، کلبسیلا (Klebsiella)، انتروباکتر (Enterobacter) و نیسریا (Neisseria) اشاره کرد.

آیا رژیم غذایی می‌تواند روی میکروبیوتای یک فرد تأثیر بگذارد؟

ژن، محیط زندگی، مصرف دارو و رژیم غذایی تاثیر زیادی در ایجاد میکروبیوم بدن دارند. در واقع می‌توان گفت تمامی این عوامل در کنارهم میکروبیوم منحصر به فردی را در بدن یک انسان ایجاد می‌کنند. یک رژیم غذایی سرشار از فیبر می‌تواند به طور خاص بر نوع و مقدار میکروبیوتا در روده‌ها تأثیر گذارد. همانطور که گفته شد فیبر غذایی توسط آنزیم‌های میکروبیوتای ساکن در روده بزرگ تجزیه و تخمیر می‌شود. در اثر این تجزیه، اسیدهای چرب زنجیره کوتاه آزاد می‌شوند. این کار باعث کاهش pH روده بزرگ می‌شود، که به نوبه خود نوع میکروبیوتای موجود در این محیط اسیدی را تعیین می‌کند. pH پایین رشد برخی از باکتری‌‌های مضر مانند کلستریدیوم دیفیسیل^[۷] را محدود می‌کند.

آیا میکروبیوم موجود در تمام قسمت‌های بدن یکسان است؟

میکروبیوتای انسانی ممکن است در مجموع از ۹۰۰ یا ۱۰۰۰ گونه مختلف از میکروارگانیسم‌ها تشکیل شود و مجموعه‌ای فوق‌العاده متنوع از ژنوم‌های میکروبی را ایجاد کند. این تنوع در ترکیب میکروبی نه تنها از یک انسان به انسان دیگر بلکه بین اعضای بدن یک فرد، مانند دست راست و چپ نیز مشهود است. به عنوان مثال، ممکن است در یک کف دست بیش از ۱۵۰ گونه مختلف باکتریایی وجود داشته باشد. اما تنها ۱۷ درصد از آن‌ها برای هر دو دست یک فرد مشترک هستند.

اغلب اوقات زمانی که صحبت از میکروبیوم می‌شود، افراد به یاد میکروب‌های موجود در روده می‌افتند. در حالیکه میکروبیوم سایر قسمت‌های بدن نیز مهم هستند. به طور مثال در مطالعات اخیر، دانشمندان دریافته‌اند که باکتری‌هایی که معمولاً روی پوست هستند ممکن است در جلوگیری از ابتلا به سرطان پوست مفید باشند.

بر اساس گفته‌های راب نایت (Rob Knight)، متخصص اطفال و میکروبیوم انسان از دانشگاه کالیفرنیا-سن دیگو، هنگامی که به میکروبیوم‌های فعال بین دو فرد سالم نگاه می‌کنیم، حتی اگر هر دو فرد در یک شهر زندگی کنند، اختلاف زیادی در میکروبیوم آن‌ها مشاهده می‌شود. همچنین تنوع در میکروبیوم روده به توضیح این مسئله کمک می‌کند که چرا مردم به غذاهای یکسان واکنش متفاوتی نشان می‌دهند. به طور مثال اینکه فردی با خوردن گوجه فرنگی دچار ناراحتی معده و یا حساسیت شود، تا حد زیادی به میکروبیوم او بستگی دارد.

شناخت میکروبیوم بدن هر فرد چه اهمیتی دارد؟

طی سال‌های اخیر بررسی‌های صورت گرفته نشان داده است که میکروبیوم روده با انبوهی از بیماری‌ها، از دیابت گرفته تا اوتیسم و اضطراب تا چاقی مرتبط بوده است.

همچنین میکروبیوم به چگونگی پاسخ افراد به برخی از داروها (به طور مثال چگونگی پاسخ بیماران سرطانی به شیمی درمانی) ارتباط دارد و حتی به طور آزمایشی گفته شده است که می‌تواند با میزان خوب خوابیدن نیز ارتباط داشته باشد.

به همین دلیل شناخت هرچه بیشتر میکروبیوم طیف وسیعی از درمان‌های جدید در آینده را نوید می‌دهد و میکروبیوم هر فرد می‌تواند ارتباط تنگاتنگی با سلامتی او داشته باشد. با این وجود تولید داروهای جدید بر اساس میکروبیوم انسان موضوع چندان ساده‌ای نیست و نیاز به انجام تحقیقات بیشتری دارد.

برای حفظ میکروبیوم بدن چه کارهایی می‌توان انجام داد؟

همانطور که در قسمت‌های قبلی این مطلب نیز گفته شد، میکروبیوم هر فرد ممکن است بسته به نوع رژیم غذایی، شرایط محیطی و مصرف برخی داروها تغییر کند. این تغییر گاهی به ضرر فرد بوده و خطر ابتلای او به بیماری‌های مختلف را افزایش می‌دهد. به همین دلیل حفظ یک میکروبیوم مناسب از اهمیت زیادی برخوردار است. برای حفظ میکربیوم بدن می‌توان از مواد غذایی استفاده کرد که به رشد میکروب‌های مفید بدن کمک می‌کنند. پروبیوتیک‌ها^[۸] و پری‌بیوتیک‌ها^[۹] جزء این دسته مواد غذایی هستند.

پری‌بیوتیک‌ها موادی مانند فیبر هستند که میکروب‌های مفید می‌توانند روی آن‌ها رشد کنند. اما پروبیوتیک‌ها میکروب‌های مفیدی مانند لاکتوباسیلوس^[۱۰] و بیفیدوباکتریوم^[۱۱] هستند که برای سلامت یک فرد سالم ضروری می‌باشند. این مواد را می‌توان هم از طریق مواد غذایی و هم به صورت مکمل دریافت کرد. لازم به ذکر است که مصرف هرگونه مکمل باید با مشورت پزشک صورت گیرد.

جمع‌بندی

همانطور که در این مطلب گفته شد بدن هر شخص دارای یک میکروبیوم منحصر به فرد است. به این معنا که تعداد بسیار زیادی میکروب شامل قارچ‌ها، باکتری‌ها و ویروس‌ها به صورت همزیست با سلول‌های بدن زندگی می‌کنند و برای بدن و سلامت آن مفید هستند. در این مقاله سعی کردیم شما را با موضوع میکروبیوم انسان بیشتر آشنا کنیم. زیرا با توسعه‌ی سریع علم پزشکی و روش‌های تعیین توالی و تکنیک‌های تحلیلی، توانایی محققین در درک میکروبیوم انسان و ترکیبات آن افزایش یافته است. این پیشرفت‌ها چشم اندازهایی را برای بهره‌برداری از میکروبیوتا در تولید و توسعه‌ی داروهای شخصی فراهم خواهد کرد.

امیدواریم این مطلب مورد توجه شما قرار گرفته باشد.

واژه‌نامه: